Η Οργανομεταλλική Χημεία είναι ένας πολύ ενδιαφέρον κλάδος της Χημείας. Περίπου 250 χρόνια μετά από την παρασκευή της πρώτης οργανομεταλλικής ένωσης, συνθέτονται όλο και περισσότερες ενώσεις, ώστε ο κλάδος εμφανίζει και μεγαλύτερη «απήχηση».

Ορισμός

Σύμφωνα με τον βασικό ορισμό, μια ένωση θεωρείται οργανομεταλλική, όταν περιέχει τουλάχιστον έναν άμεσο δεσμό μετάλλου – άνθρακα.
Το μέταλλο που λαμβάνει μέρος στο δεσμό μπορεί είτε να ανήκει σε κύρια ομάδα του περιοδικού πίνακα, είτε να είναι μεταβατικό του τομέα d ή f. Ο άνθρακας που συμμετέχει στο δεσμό μπορεί να είναι μέρος καρβονυλίου, αλκυλίου/αλκενίου/αλκυνίου, ή αρωματικού/κυκλικού/ετεροκυκλικού συστήματος.

Ο ορισμός αυτός μπορεί να γίνει πιο ακριβής, ώστε να συμπεριλάβει και τις ενώσεις με δεσμό μεταλλοειδούς – άνθρακα (ως γνωστόν, τα μεταλλοειδή στοιχεία είναι τα B, Si, Ge, As, Sb, Te). Έτσι γενικά μπορούμε να πούμε ότι η οργανομεταλλική χημεία ασχολείται με ενώσεις, όπου ένα άτομο άνθρακα ενώνεται με άτομο που είναι λιγότερο ηλεκτραρνητικό απ’ότι ο άνθρακας.

 

Ιστορικά

Η πρώτη οργανομεταλλική ένωση παρασκευάστηκε το 1760. Ο Γάλλος χημικός Louis Claude Cadet, εργαζόμενος σε στρατιωτικό φαρμακείο, προσπαθούσε να συνθέσει μια αόρατη μελάνη που θα βοηθούσε τους Γάλλους να ανταλλάσσουν με ασφάλεια μηνύματα εν μέσω πολέμου. Σε ένα από αυτά τα πειράματα, προέκυψε ως προϊόν ένα άγνωστο υγρό που άτμιζε (ονομάστηκε και «ατμίζον υγρό του Cadet»).

Ελπίζω να μην άτμιζε ΤΟΣΟ πολύ..

Στην πραγματικότητα, το υγρό αυτό ήταν ένα μίγμα της πρώτης οργανομεταλλικής ένωσης που συντέθηκε ποτέ, και του αντίστοιχου οξειδίου της. Οι ενώσεις αυτές περιείχαν δεσμό μεταξύ αρσενικού και άνθρακα, και ελήφθησαν από τον Cadet με την εξής αντίδραση:

As2O3 + 4 CH3COOK → As2(CH3)4 + As2(CH3)2O

Εκτός από το προφανές μειονέκτημα ότι αυτό το υγρό δε βοηθούσε στα πειράματα της αόρατης μελάνης, υπήρχε κι ένα άλλο πρόβλημα. Η μυρωδιά του ήταν φοβερά άσχημη. Γι’αυτό το λόγο η ένωση As2(CH3)4  αργότερα ονομάστηκε «κακωδύλιο» από τον Berzelius (από την λέξη κακώδης = δύσοσμος). Σαν να μην έφτανε η μπόχα, το υγρό ήταν και δηλητηριώδες. Ο Bunsen ήταν αυτός που ταυτοποίησε το κακωδύλιο το 1848, σχεδόν 90 χρόνια μετά την πρώτη σύνθεσή του. Κρίνοντας από τα σχόλιά του για το υγρό αυτό, εύκολα γεννάται η απορία για το πόσα άντεξε το ανοσιοβιολογικό του σύστημα:

Η μυρωδιά του [κακωδυλίου] προκαλεί αμέσως μυρμήγκιασμα στα χέρια και τα πόδια, ακόμη και ίλιγγο και αναισθησία.. Είναι αξιοσημείωτο το γεγονός πως όταν κάποιος εκτίθεται στη μυρωδιά αυτών των ενώσεων, η γλώσσα του καλύπτεται από μια μαύρη επίστρωση, ακόμη και όταν δεν είναι εμφανή άλλα άσχημα αποτελέσματα

Αργότερα, μια έκρηξη ενός παραγώγου του κακωδυλίου ήταν η αιτία για να χάσει ο Bunsen την όραση στο δεξί του μάτι.. και μια πολύ καλή εξήγηση για την απόφαση που πήρε αργότερα να αλλάξει ερευνητικά ενδιαφέροντα:mrgreen:

Ανεξάρτητα από όλα αυτά πάντως, η σύνθεση που πραγματοποίησε ο Cadet ήταν αυτή που συνετέλεσε στο να θεωρείται σήμερα ο πατέρας της Οργανομεταλλικής Χημείας.

 

Σχέση της Οργανομεταλλικής με την Ανόργανη και την Οργανική

Ένας από τους λόγους που ο κλάδος αυτός παρουσιάζει ιδιαίτερο ενδιαφέρον, είναι η σχέση του με την Ανόργανη και την Οργανική Χημεία, καθώς εμφανίζονται τόσο μέταλλα όσο και άτομα άνθρακα. Η Οργανομεταλλική Χημεία λειτουργεί ως γέφυρα μεταξύ Ανόργανης και Οργανικής, και σε αυτήν εντάσσονται ενώσεις που δεν παρατηρούνται σε κανένα από τα άλλα δύο πεδία. Ένα παράδειγμα είναι οι «ενώσεις sandwich», όπου το μέταλλο βρίσκεται μεταξύ οργανικών υποκαταστατών, που έχουν απεντοπισμένα π συστήματα. Χαρακτηριστικότερος εκπρόσωπος των ενώσεων sandwich είναι το φεροκένιο, Fe(η5-C5H5)2 , του οποίου τη δομή βλέπουμε στην εικόνα:

Μιαμ!

Για όσους ενδιαφέρονται για την ονοματολογία των μορίων αυτών, θα πρέπει να περιμένουν άλλο ποστ..😛 Ενημερωτικά, η επίσημη ονομασία του φεροκενίου είναι δις(πεντααπτοκυκλοπεντα-διενυλο)σίδηρος! Υπάρχει ακόμη κανείς που ενδιαφέρεται?😛

 

Εφαρμογές

Οι εφαρμογές, τώρα, της Οργανομεταλλικής είναι αρκετές και πολύ πρακτικές!

Οι περισσότεροι θα γνωρίζετε ήδη τα αντιδραστήρια Grignard. Είναι οργανομεταλλικές ενώσεις, της μορφής R-MgX, όπου R= αλκύλιο ή αρύλιο, Χ=αλογόνο. Χρησιμοποιούνται ευρύτατα στην Οργανική Χημεία, για την προσθήκη του αλκυλίου ή αρυλίου R σε μια οργανική ένωση.

Αυτή όμως δεν είναι και η μόνη περίπτωση που συναντούμε οργανομεταλλικές ενώσεις στην Οργανική Χημεία. Χρησιμοποιούνται και ως καταλύτες σε αντιδράσεις όπως:

  • Σύνθεση Οξικού Οξέος, όπου ως καταλύτης χρησιμοποιείται η ένωση [Rh(CO)2I2]
  • Υδρογόνωση Αλκενίων, όπου συμμετέχει η ένωση RhCl(PPh3)3, γνωστή και ως καταλύτης Wilkinson
  • Πολυμερισμός Αλκενίων, όπου συμμετέχει η ένωση Al(C2H5)3, και αποτελεί ένα μέρος του καταλύτη Ziegler-Natta.

Επίσης, πολλές οργανομεταλλικές ενώσεις έχουν εμπορική σημασία.

Ενώσεις του οργανοπυριτίου βρίσκονται στα προϊόντα σιλικονών. Μερικά από αυτά τα προϊόντα είναι λιπαντικά, στεγανωτικά, ρητίνες.

Ενώσεις του οργανοκασσιτέρου χρησιμοποιούνται ως συντηρητικά ξύλου και ως ζιζανιοκτόνα.

Το φεροκένιο που είδαμε παραπάνω, χρησιμοποιείται ως πρόσθετο σε καύσιμα, βελτιώνοντας την επίδοσή τους.

Τέλος, πολλές οργανομεταλλικές ενώσεις εμφανίζουν βιολογική δράση. Χαρακτηριστικό παράδειγμα η βιταμίνη Β12, όπου εμφανίζεται ένας δεσμός κοβαλτίου[ΙΙΙ] – άνθρακα.

Νομίζω ότι προς το παρόν καλύπτομαι με την ονομασία «Β12»:mrgreen:

Βιβλιογραφία

Ι. Haiduc, J.J Zuckerman, «Βασική Οργανομεταλλική Χημεία» (απόδοση στα Ελληνικά: Νικόλαος Κλούρας), Εκδόσεις Παπαζήση, 1987

Νικόλαος Δ. Κλούρας, «Οργανομεταλλική Χημεία, Πανεπιστημιακές Παραδόσεις», Εκδόσεις Πανεπιστημίου Πατρών, 2008

Αριστείδης Χριστοφίδης, «Χημεία Οργανομεταλλικών Ενώσεων», Εκδόσεις Ζήτη, 2008

http://www.chemistry.upatras.gr/~klouras/

http://en.wikipedia.org/wiki/Cadet%27s_fuming_liquid

http://listverse.com/2008/06/04/top-10-scientists-killed-or-injured-by-their-experiments/

http://131.104.156.23/Lectures/331/331_Introduction.html