1.18: definiția, importanța și istoria Organometalelor

Istorie

chimistul francez Louis Claude Cadet de Gassicourt a izolat primul compus organometalic, tetrametildiarsina aka cacodyl, în 1757 accidental. El a experimentat cerneluri invizibile prin combinarea arsenicului care conține minereu de cobalt cu acetat de potasiu. Arsenicul în sine nu este un metal adevărat, mai degrabă este considerat un metaloid, totuși este încă considerat un compus organometalic.

primul compus organometalic care conține un metal de tranziție a fost format 67 de ani mai târziu de chimistul organic danez William Christopher Zeise prin plasarea tetraclorurii de platină în etanolul fierbinte. Ionul rezultat format a fost anionul tricloro-(etenă)-platinat (II). Când este combinată cu un contor de potasiu, se formează sarea Zeise. Compusul a atras o mulțime de critici în zilele sale de la colegii Zeise asupra structurii sale reale. O problemă care nu a fost rezolvată până când cristalografia cu raze X a devenit disponibilă în secolul 20. Sarea lui Zeise a starnit interesul pentru compusii organometalici, chiar daca chimistul secolului 19 nu stia exact de ce sau cum se formeaza acesti compusi. Compuși cum ar fi dietil zinc și extrem de toxic tertracabonil nichel s-au format în ultima jumătate a secolului al 19-lea. Cu primul, sintetizat de chimistul Britanic Ludwig Mond, inițierea unei noi clase de compuși numiți carbonil metal.

la începutul secolului 20 chimistul francez Victor Grignard a descoperit o nouă metodă de cuplare a carbonului la gruparea carbonil a unei cetone/aldehide prin adăugare nucleofilă folosind o halogenură de alchil/aril cuplată cu metalul de magneziu. Reactivul organometalic revoluționar al lui Grignard, care acum îi poartă numele, a trecut prin laboratoarele de chimie de la începutul secolului 20 și a primit Premiul Nobel pentru Chimie din 1912 în plus cu Paul Sabatier. Peste o sută de ani mai târziu este încă utilizat pe scară largă ca reactiv de cuplare la o varietate de derivați carbonilici.

în anul următor, în 1913, Nobel pentru Chimie a mers la chimistul anorganic elvețian Alfred Werner pentru munca sa care implică chimia de coordonare a liganzilor la metale. În special structura clorurii hexaminecolbalt (III). Munca lui Werner în chimia coordonării s-a dovedit a fi vitală în înțelegerea coordonării organometalice și a reacțiilor chimice ale compușilor și a contribuit foarte mult la deschiderea disciplinei organometalice.Deși mulți compuși organometalici noi au fost creați și utilizați, chimia organometalică nu a fost încă recunoscută ca fiind propria sa subdisciplină independentă a chimiei până la jumătatea secolului 20 și descoperirea ferocenului în 1951.

Ferocenul a fost creat în 1951 de chimiștii americani Peter Pauson și Tom Kealy prin reacția bromurii de magneziu ciclopentadienă și a clorurii ferice împreună, rezultând o pulbere portocalie cunoscută acum sub numele de ferocen. Din păcate, pentru cei doi chimiști, ei nu au dedus structura reală a sării lor organometalice și au propus în mod eronat că fierul a acționat ca o punte între primul carbon al a două molecule de ciclopentadienă. Mai târziu, chimistul englez Sir Geoffrey Wilkerson, în colaborare cu chimistul American Robert Woodward, și-a dat seama că fierul din ferocen era de fapt prins între două molecule de ciclopentadienă. În ferocen, fiecare ciclopentadienă atinge aromaticitatea și toți cei 12 electroni se leagă covalent cu atomii de fier disponibili Sigma și pi orbitali creând o moleculă foarte stabilă care conține 18 electroni. În mod independent, chimistul German Ernst Fischer a ajuns, de asemenea, la aceleași concluzii ale modelului sandwich pentru ferocen. Fisher și-a dat seama că acest compus sandwich nu a fost rezultatul metalului utilizat, ci mai degrabă modul în care a avut loc coordonarea interacțiunii ligandului ciclopentadienic și a metalului. Fisher a extins apoi compușii metalocenului pentru a include alte metale. Împreună, Wilkerson și Fisher au împărțit Premiul Nobel pentru Chimie din 1973 pentru munca lor respectivă cu metalocene.

descoperirea și înțelegerea metalocenelor au adus oficial chimia organometalică în propria subdisciplină a chimiei. În acest sens, a deschis o explozie de idei noi despre modul de utilizare a compușilor organometalici. Deși o utilizare s-a remarcat de restul, aceea de a folosi compuși organometalici ca catalizator în reacții. Un compus organometalic catalitic timpuriu, diclorura de zircon (IV) diciclopentadienă a fost creată în comun de chimistul Karl Ziegler și Giulio Natta pentru a polimeriza olefinele terminale. Acest fapt a dus la două clase întregi de catalizatori organometalici, acum cunoscuți sub numele de catalizatori Ziegler-Natta și au câștigat fiecare un Premiu Nobel pentru Chimie în 1963. Înarmați cu noi catalizatori organometalici, chimiștii de la sfârșitul secolului 20 au conceput noi modalități de a cupla carbonii împreună. Acestea includ faimoasa reacție Heck, Epoxidarea Sharpless și metateza olefinei Grubbs. Fiecare dintre acestea a câștigat un Premiu Nobel pentru chimie în 2010, 2001 și, respectiv, 2005.