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Organometallchemie
Inhaltsverzeichnis
Einleitung
Einteilungsschemata
Eigenschaften
Wichtige Organyle
Grignard Reagenz
Einleitung
Die Organometallchemie ist die Chemie der Verbindungen, in denen ein Kohlenstoffatom direkt mit einem Metallatom verbunden ist. Diese Verbindungen werden metallorganisch oder auch organometallisch genannt.
Diese Verbindungen, auch Organyle genannt, haben mindestens ein Metallatom - oder Ion und mindestens ein Kohlenstoffatom, die benachbart sind. Die Atome müssen mit einer chemischen Bindung mit einem konvalenten Anteil miteinander verknüpft sein. Trotz des Kohlenstoffgehaltes sind Stahl und Cabile KEINE organometallische Verbindungen.
Die Zugehörigkeit des Fachgebietes lässt sich nicht eindeutig definieren, da es in der Organometallchemie Verbindungen gibt, die nicht eindeutig zur Organik als auch zur Anorganik gehören, anders, sie könnten sowohl zur Organik als auch zur Anorganik gezählt werden.
Einteilungsschemata
Die Organometallverbindungen werden wie folgt eingeteilt:
1. Nach dem Metall, z.B. Alkalimetallorganyle (z.B. Butyllithium).
2. Nach der Struktur, besonders die Sandwich-Verbindungen, die ein Metallatom zwischen zwei aromatischen ringen enthalten.
3. Nach der Wertigkeit, vor allem bei nebengruppenmetallen.
Eigenschaften
Die Metallorganyle sind brennbar und selbstentzündlich. Sie entflammen spontan an der Luft. Bei Organylen unedler Metallen werden nicht nur der organische Rest, sondern auch das Metall verbrannt, somit reagiert es zum Metaloxid. Viele Metallorganyle sind sehr starke Basen, die mit Wasser reagieren, manche dieser Basen zählen zu den stärksten Basen überhaupt in der Chemie. Luft - oder Feuchtigkeitsempfindliche Metallorganyle müssen unter Schutzgas oder einem lösemittel aufbewahrt werden.
Wichtige Organyle und ihre Bedeutung
Metallorganische Verbindungen gehören zu den wichtigsten Reagenzien der modernen Organischen Chemie. Sie eignen sich besonders für die chemo-, regio- oder stereoselektive Knüpfung neuer Kohlenstoff-Kohlenstoff-Bindungen und werden daher häufig zum Aufbau komplexer Moleküle aus kleineren Synthesebausteinen eingesetzt
1)Einen wesentlichen Aufschwung für die Organometallchemie brachte die Entdeckung des Ferrocens (Dicyclopentadienyleisen C5H5-Fe-C5H5 ). Ferrocen ist ein Metallocen und war die erste der Sandwich-Verbindungen. Ferrocen ist gesundheitsschädlich und umweltgefährlich.
2) Tetraethylblei ist eine farblose, visköse Flüssigkeit, die einen charakteristischen Geruch hat und brennbar ist. Der Dampf ist schwerer als Luft. Bei Temperaturen über 77°C sind explosible Mischungen möglich Der Stoff reagiert mit starken Oxidationsmitteln, Fetten, Halogenen, Ölen und Säuren heftig. Beschichtungsmittel, Gummi und Kunststoffe werden angegriffen
Der Stoff kann oral, über eine Inhalation oder über die Haut (Kontaktgift!!) aufgenommen werden. Er reizt die Augen, die Haut und die Atemwege. Die Summenformel ist Pb(C2H5)4. Hergestellt wird es durch Reaktion einer Natrium -Blei -Legierung (Eine Legierung ist ein Gemisch mindestens zweier chemischer Elemente , von denen mindestens eines ein Metall ist. Eine Legierung weist metallische Eigenschaften auf, zum Beispiel Metallglanz, elektrische Leitfähigkeit und Wärmeleitfähigkeit) mit Chlorethan.
3) Vitamin B12(Cobalamin) tritt im menschlichen Körper als organometallische Verbindung mit einer Kobalt -Kohlenstoff -Bindung auf: ein Kobalt-Atom, das in der Mitte eines Ringsystems (Corrinring) sitzt, ist entweder mit einer Methylgruppe , einem Cyanidion oder mit dem 5\'-Kohlenstoff von Desoxyadenosin verknüpft. Diese B12-Stoffgruppe ist vermutlich die einzige, die organometallische, lebenswichtige Verbindungen mit stabiler Metall-Kohlenstoff-Bindung in der Natur umfasst. B12 hat zwei Hauptaufgaben im Körper. Es wird im Knochenmark bei der Bildung der roten Blutkörperchen und im Nervensystem benötigt. Zudem ist es an der Synthese der RNA und DNA. beteiligt. Vitamin B12 ist unter anderem als Bestandteil von Enzymen an der Regulation der Energiespeicherung beteiligt. Zudem aktiviert es Folsäure, weshalb beide für die Bildung roter Blutkörperchen wichtig sind. Auch beim Wachstum und der Teilung von Zellen scheint das Vitamin eine wichtige Rolle zu spielen.
Grignard Reagenz
Wird elementares Magnesium mit einer etherischen Lösung eines Halogenalkans umgesetzt, so
tritt eine exotherme Reaktion ein: Die Reaktionlösung trübt sich und beginnt zu sieden. Am Ende
der Reaktion liegt eine dunkelgraue Lösung vor, wobei sich das Magnesium größtenteils
"aufgelöst" hat. Das Produkt der beschriebenen Reaktion ist das so genannte Grignard-Reagenz,
eine magnesiumorganische Verbindung, die sich, wie organometallische Verbindungen allgemein,
durch eine kovalente Metall-Kohlenstoffbindung auszeichnet.
Durch das elektropositive Magnesium ist die Metall-Kohlenstoff-
Bindung des Grignard-Reagenzes stark polar. Der Kohlenstoff ist
Träger einer negativen Partialladung und hat carbanionischen
Charakter. Dadurch erklärt sich die Basizität beziehungsweise
Nucleophilie der Grignard-Verbindung.
Unter der Grignard-Reaktion versteht man die Addition der Grignard-Verbindung an polare
Mehrfachbindungen wie C=O, C=N oder N=O. Die Reaktion der Grignard-Verbindung mit
Substanzen, die polare Mehrfachbindungen aufweisen, erfolgt nach dem Mechanismus der
nucleophilen Addition an die Carbonylgruppe (C=O). Der negativierte Alkylrest der Grignard-
Verbindung wird dabei auf den positivierten Carbonylkoholenstoff übertragen:
Hydrolyse des entstandenen Magnesiumalkoholats liefert einen Alkohol, dessen Kohlenstoffgerüst
unter Knüpfung einer C-C-Bindung aus den Kohlenstoffketten der Edukte "zusammengesetzt"
wurde. In Abhängigkeit von der Wahl der Carbonylverbindung können auf diese Weise primäre,
sekundäre und tertiäre Alkohole synthetisiert werden.
Synthese tertiärer Alkohole
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