Металлорганические соединения

Гидроксилсодержащие производные углеводородов и простые эфиры

Металлорганические соединения.

Лекция № 26

· Классификация и номенклатура. Характер связи углерод-металл и свойства металлорганических соединений в зависимости от положения металла в периодической системе химических элементов Д.И.Менделеева.

· Магнийорганические соединения, их получение и свойства: взаимодействие с веществами, содержащими активный водород, с галогенопроизводными, карбонильными соединениями, углекислым газом, окисью этилена, нитрилами. Значение металлоорганических соединений в синтетической органической химии. Техника безопасности при работе с металлорганическими соединениями.

Гидроксилпроизводные со связью С(sp³)-OH.

· Одноатомные спирты. Классификация, изомерия, номенклатура. Строение спиртов. Характеристики связей С-О и О-Н, полярность, поляризуемость. Физические свойства. Водородная связь, ее влияние на физические свойства и спектральные характеристики спиртов.

· Методы синтеза: гидратация алкенов, гидролиз галогеналканов, восстановление альдегидов, кетонов и сложных эфиров, взаимодействие магнийорганических соединений с альдегидами, кетонами, окисью этилена, гидроборирование. Промышленные методы получения спиртов.

Металлорганические соединения – органические вещества, в которых атом металла непосредственно связан с атомом углерода.

Свойства связи углерод-металл могут быть показаны граничными структурами. Характер связи изменяется от практически ионной (с сильно электроположительными металлами, типа калия) до практически средне полярной ковалентной (Hg). Соединения с сильно ионным характером связи (С-Li, Na, K) проявляют очень высокую реакционную способность, часто взрываясь на воздухе или при контакте с водой. Соединения с сильно ковалентной связью углерод-металл стабильны на воздухе, не реагируют с водой, хорошо растворимы в большинстве органических растворителей и весьма токсичны.

Органические соединения натрия – промежуточные продукты в рассмотренной (раздел «Алканы») ранее реакции Вюрца.

Из этого класса веществ наиболее широко в органическом синтезе применяются магнийорганические соединения – реактивы Гриньяра (Нобелевская премия, 1912 г.).

Реактивы Гриньяра получают действием металлического магния на алкил- или арилгалогениды в абсолютном эфире, приборе, изолированном от контакта с воздухом).

Связь углерод-магний сильно полярная, электронная плотность сдвинута к атому углерода. Реактивы Гриньяра мгновенно реагируют с веществами, содержащими активный водород (способными быть донорами протона) с образованием углеводорода и основного галогенида магния.

Магнийорганические соединения используют в органической химии для получения соединений самых разных классов.

Так, реакция реактивов Гриньяра с галогеноалканами позволяет получать насыщенные углеводороды. Причем в отличие от реакции Вюрца удается синтезировать и несимметричные производные (реакция Вюрца-Гриньяра):

Реакции с карбонильными и эпокси-соединениями и приводят к спиртам, с углекислым газом – к кислотам, с солями кадмия – к кетонам и т.д. и т.п.

При планировании синтезов с реактивами Гриньяра следует учитывать их высокую реакционную способность и структурные ограничения, которые она вызывает. Кроме атома галогена, который реагирует с металлическим магнием, в молекуле на должно быть групп, способных выступать в качестве доноров протона. Например, нельзя получить реактив Гриньяра из соединения, содержащиего галоген и гидрокси-группу, которая будет сразу реагировать с образующимся магнийорганическим соединением.

При синтезе реактивов Гриньяра в молекуле не должны находиться группы: -COOH, -OH, -NH₂, -SO₃H, -COOR, -C(O)-, NO₂, -CN. Несмотря на такие ограничесния, число возможных вариантов использования реактивов Гриньяра столь велико, что открытие французского химика является одним из самых ценных в синтетической органической химии. При правильном выборе реагентов и аккуратном проведении синтеза реакции Гриньяра всегда дают нужный результат.