淺談金屬有機(jī)化學(xué)的發(fā)展及應(yīng)用

段紹雄

摘 要：如今金屬化學(xué)飛速發(fā)展，成為無(wú)機(jī)化學(xué)和有機(jī)化學(xué)的橋梁，金屬有機(jī)化學(xué)在材料、能源、農(nóng)業(yè)、醫(yī)藥等領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用，作為一個(gè)高中生，我深切體會(huì)到進(jìn)一步發(fā)展金屬有機(jī)化學(xué)對(duì)我國(guó)的科研發(fā)展有著十分重大的意義。

關(guān)鍵詞：金屬；有機(jī)；化學(xué)

一、金屬有機(jī)化學(xué)簡(jiǎn)介

隨著化學(xué)研究的不斷深入與發(fā)展，金屬有機(jī)化學(xué)的探索領(lǐng)域也不斷擴(kuò)展。金屬有機(jī)化合物是由金屬原子與碳原子直接相連而成的一種化合物，常見的實(shí)例有用于有機(jī)合成的格氏試劑和引發(fā)1953—1960年水俁病事件的甲基汞，已被棄用的汽油抗震劑四乙基鉛亦屬于金屬有機(jī)化合物。而今當(dāng)金屬原子與硫、氧、氮等元素的原子相連時(shí)，其性質(zhì)更類似于鹽類，故不算作金屬有機(jī)化合物，在廣義的金屬化合物中，具有金屬性的非金屬原子也可算作金屬原子，因此四甲基硅、三甲基膦也是金屬有機(jī)化合物。

二、金屬有機(jī)化學(xué)的發(fā)展歷程

1.國(guó)外金屬化學(xué)的發(fā)展歷程

1827年，丹麥藥劑師Zeise合成最早的金屬化合物“蔡斯鹽”。1890年，英國(guó)化學(xué)家Mond利用一氧化碳與鎳合成碳基鎳。1900年，Gnngard發(fā)現(xiàn)有機(jī)鎂試劑格氏試劑。1951年，Pauson與Miller發(fā)現(xiàn)具有高度對(duì)稱結(jié)構(gòu)的二茂鐵。隨后，Ziegler與Natta分別發(fā)明了Ziegler催化劑與Natta催化劑，二人因此獲得1963年諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)。2000年，日本科學(xué)家百川英樹利用Ziegler·Natta催化劑合成了導(dǎo)電高分子化合物聚乙炔，獲得諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)。2010年，Heck等人因有機(jī)合成中對(duì)鈀催化劑交叉偶聯(lián)的研究獲得諾貝爾獎(jiǎng)。

2.國(guó)內(nèi)金屬有機(jī)化學(xué)的研究進(jìn)程

我國(guó)金屬有機(jī)化學(xué)的研究始于上世紀(jì)60年代，于80年代快速發(fā)展，金屬有機(jī)化合物的合成及其在高選擇性反應(yīng)中應(yīng)用的相關(guān)項(xiàng)目在“七五”“八五”中更是取得了可喜的成果，中科院院士黃耀曾和南開大學(xué)教授王積濤在這項(xiàng)研究中的某些成果已經(jīng)達(dá)到國(guó)際領(lǐng)先水平。

金屬有機(jī)化學(xué)的發(fā)展與各行各業(yè)都有著不可分割的關(guān)聯(lián)。如今，伴隨著我國(guó)整體經(jīng)濟(jì)實(shí)力的提升，人們?cè)谖镔|(zhì)生活水平得到滿足之后，越來(lái)越多的個(gè)人和社會(huì)團(tuán)體開始重視環(huán)境保護(hù)的問(wèn)題。金屬有機(jī)化學(xué)的催化特性讓金屬有機(jī)化學(xué)在環(huán)保綠色化學(xué)方面具有廣闊的發(fā)展前景和應(yīng)用市場(chǎng)。除了在環(huán)保方面可以得到廣泛應(yīng)用，金屬有機(jī)化學(xué)在材料工程方面、在醫(yī)療健康行業(yè)、在能源領(lǐng)域以及農(nóng)業(yè)等諸多行業(yè)都具有可行的應(yīng)用價(jià)值和廣泛的市場(chǎng)前景。

三、金屬有機(jī)化學(xué)的應(yīng)用

1.金屬有機(jī)化學(xué)在材料工程方面的應(yīng)用

前文中提到，部分金屬有機(jī)化合物可成為高效選擇性催化劑，若以其他金屬合成新的金屬有機(jī)化合物可能獲得催化性能不一樣的更加高效、選擇性更強(qiáng)的催化劑，或者應(yīng)用其合成新的性能不同的高分子材料，比如百川英樹的研究就是這樣進(jìn)行的。新型碳材料“碳合物”金屬就是在材料工程中作用很大、發(fā)展前景很好的金屬有機(jī)化合物。

2.金屬有機(jī)化學(xué)在醫(yī)療中的應(yīng)用

現(xiàn)階段，有機(jī)銻化合物在黑熱病、血吸蟲病等寄生蟲病中起了不小的作用。有的金屬化合物具有抗癌活性，目前醫(yī)學(xué)家和化學(xué)家正在進(jìn)行這方面的研究，一旦有突破性的進(jìn)展，新的高效癌癥靶向藥物誕生，人們將不在談癌色變。

3.金屬有機(jī)化學(xué)在能源領(lǐng)域的應(yīng)用

金屬有機(jī)化合物可以吸收光能，可作為光敏劑，倘若能以金屬有機(jī)化合物作為催化劑催化分解水，便可在氫能源方面取得重點(diǎn)突破，能很大程度上緩解能源危機(jī)。此外二茂鐵加入航天燃料可節(jié)約10%左右的燃料，這一原理若是能經(jīng)研究發(fā)展并應(yīng)于提高其他燃料的燃燒效率不是也能有利于節(jié)約能源么。

4.金屬有機(jī)化學(xué)在農(nóng)業(yè)上的應(yīng)用

目前，金屬有機(jī)化合物在農(nóng)業(yè)中主要應(yīng)用于殺蟲劑和除草劑中，金屬有機(jī)化合物可用于生產(chǎn)高效低毒的有機(jī)磷殺蟲劑和有機(jī)汞除草劑，隨著科學(xué)發(fā)展，金屬有機(jī)化合物在農(nóng)業(yè)上的用途將會(huì)更廣。

5.金屬有機(jī)化學(xué)在環(huán)保中的應(yīng)用

金屬有機(jī)化學(xué)在環(huán)保中的應(yīng)用可以稱之為綠色化學(xué)。綠色化學(xué)的準(zhǔn)則可通過(guò)金屬有機(jī)化學(xué)的運(yùn)用達(dá)到。比如說(shuō)：在進(jìn)行環(huán)保工作時(shí)，科學(xué)家可以利用金屬有機(jī)化學(xué)預(yù)防華景污染；除此之外，金屬有機(jī)化學(xué)還可以有效提高能源的經(jīng)濟(jì)性；又例如：在進(jìn)行新型催化劑的開發(fā)過(guò)程中，金屬有機(jī)化學(xué)的應(yīng)用可以減少衍生物的產(chǎn)生等。未來(lái)，環(huán)境保護(hù)和金屬有機(jī)化學(xué)的關(guān)系將越來(lái)越密切，并促進(jìn)環(huán)境學(xué)專家和化學(xué)專家的相互學(xué)習(xí)與合作，以求達(dá)到通過(guò)金屬有機(jī)化學(xué)的運(yùn)用保護(hù)環(huán)境的最終目的。

四、結(jié)語(yǔ)

金屬有機(jī)化學(xué)對(duì)我國(guó)科技發(fā)展意義重大，在生產(chǎn)生活中應(yīng)用十分廣泛。隨著人們對(duì)金屬有機(jī)化學(xué)的需求不斷上升，國(guó)家的可持續(xù)發(fā)展的大背景下，隨著研究的深入，金屬化學(xué)的應(yīng)用領(lǐng)域會(huì)更廣泛，金屬化學(xué)的發(fā)展?jié)摿薮螅熬拜x煌。

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