نگاه کلی

وقتی اولین ترکیب آلی - فلزی توسط "زایس" تهیه و فرمول‌بندی شد، در زمان خود به عنوان ترکیب عجیبی تلقی گردید، بطوریکه سازنده آن ترکیب بشدت مورد انتقاد اکثر دانشمندان و مخصوصا "لی بیگ" که امروزه پدر شیمی آلی خوانده می‌شود قرار گرفت. لی بیگ وجود آن ترکیب را به عنوان یک ترکیب خیالی رد کرد. بعدها مطالعه ساختاری و تجزیه این ترکیب ، فرمول بندی زایس را تصدیق کرد. این ترکیب که نمک زایس نامیده می‌شود، توسط او به صورت PtCl₂(C₂H₄).KCL.H فرمول بندی شده بود.

در آن زمان ، شیمیدانان نمی‌توانستند بپذیرند که اتیلن که در شرایط عادی گازی شکل است، چگونه می‌تواند با پلاتین جامد ، پیوند تشکیل دهد. مطالعات ساختاری نشان داد که اتیلن از طریق پیوند دو گانه خود با پلاتین در تشکیل پیوند شرکت کرده است که امروزه این پیوند را به نام پیوند π می‌شناسیم که تنها در اواسط قرن بیستم نظریه لازم برای توجیه این پیوند توسط ام.جی.اس. دوار و چات و دنکاسون پیشنهاد گردید.

یک مولکول آلی - فلزی

تاریخچه

اولین ترکیب آلی فلزی ، در سال 1827 توسط یک داروساز دانمارکی به نام زایس بوسیله یک واکنش با اتانول با مخلوط PtCl₄ و PtCl₄ در مجاورت KCl تهیه شد. این تاریخ حدود چهل سال قبل از پیشنهاد جدول تناوبی عناصر توسط مندلیف بود. نخستین ترکیب آلی- فلزی که دارای پیوند مستقیم σ فلز - آلکیل است، به اتفاقی توسط "ای. فرانکلند" (کاشف هلیم) در سال 1849 منتشر شد. در آن زمان فرانکلند در مورد اثبات وجود رادیکالهای آلی بود و تصور می‌کرد که اگر ید را از اتیل یدید بوسیله فلز روی جدا کند، رادیکال اتیل تهیه می‌شود.

اما به جای رادیکال اتیل ، مایع فرار و بی‌رنگی تولید شد که جرم مولکولی آن با بوتان مطابقت می‌کرد. این ترکیب ، دی اتیل روی بود. این آزمایش ، اساس روشی برای تهیه ترکیبات آلکیل روی بود و این ترکیبات آتشگیر قبل از کشف واکنشگرهای گرسینا - رد در سال 1900 به عنوان عوامل آلکیل کننده استفاده می‌شد. در سال 1890، تترا کربونیل نیکل بطور اتفاقی توسط "موند" کشف شد. از دیگر کشفیاتی که بر توسعه شیمی آلی – فلزی تاثیر عمیقی داشت، می‌توان کشف فروسن در سال 1951 و کشف فرآیند زیگلر در سال 1953 را نام برد.

چگونگی تشکیل فروسن

فروسن توسط دو گروه مختلف تهیه شد. "میلر" و همکارانش ، این ترکیب را از گرم کردن پودر آهن و سیکلو پنتا دی‌ان تهیه کردند. ولی "پاسون" و "کیلی" بطور تصادفی از راه اکسایش سیکلوپنتادی انیل منیزیم برمید بوسیله فریک کلرید ، این ترکیب نارنجی رنگ و فوق العاده پایدار را سنتز کردند. بعد از انتشار مقاله مربوط به کشف فروسن ، "ویکنسون" و "فیشر" که تجربیاتی در مورد ترکیبات آلی فلزی داشتند، بطور جداگانه ساختار ساندویچی را برای فروسن پیشنهاد کردند که در آن ، آهن بطور ساندویچی بین دو حلقه مسطح سیکلوپنتادی انیل بطور متقارن قرار گرفته است. صحیح بودن این ساختمان توسط طیف IR و nmr و اشعه ایکس تایید شد.

چگونگی کشف کاتالیزور زیگلر - ناتا

فرآیند زیگلر مربوط به تبدیل اتیلن به پلی اتیلن ، بوسیله کاتالیزور متشکل از TiCl₄ و AlEt₃ می‌باشد که در انستیتو «ماکس پلانک» آلمان کشف شد. "کارل زیگلر" و همکارانش با گرم کردن تری اتیل آلومینیم با اتیلن در اتوکلاو ، درباره جایگزینی اتیلن در پیوند Al-C برای تولید آلکیلهای دراز زنجیر آلومینیم مطالعه می‌کردند. یک روز که بطور تصادفی به علت آلودگی ظرف واکنش با نیکل متوجه شدند که در اتوکلاو فقط 1-بوتن تشکیل شده است.

این اثر نیکل ، توجه زیگلر را به خود جلب کرد و پس از بررسی اثر سایر فلزات واسطه همراه با تری اتیل آلومینیوم در اواخر سال 1953دریافت که با افزودن زیرکونیوم استیل استونات ، پلی اتیلن با وزن مولکولی بالا بدست می‌آید و بزودی معلوم شد که مجموعه‌ای از TiCl₄ وAlEt₃ مؤثرترین کاتالیزور برای پلیمریزاسیون استیلن است. کاری که تا آن زمان در شرایط سخت (فشار بالاتر از 1000 اتمسفر و دمای بیش از 200 درجه سانتیگراد) انجام می‌شد تا در انستیتو «پلی تکنیک میلان» با استفاده از این کاتالیزور توانست دنپلیمر فضا ویژه پروپیلن را تهیه کند.

اهمیت ترکیبات آلی فلزی

کشف فروسن و کاتالیزور زیگلر – ناتا نشان داد که زمینه شیمی‌ آلی فلزی ، فلزات واسطه بسیار غنی است و قابلیت رشد آن فراوان است. "زیگلر" و "ناتا" مشترکا در سال 1963 و "ویلکنسون" و "فیشر" ، مشترکا در سال1973 به خاطر تحقیقات مهمی که در زمینه شیمی آلی فلزی کردند، جایزه نوبل را ازآن خود کردند. فرآیند زیگلر و همچنین فرآیند واکر برای تبدیل اتیلن به استالدئید ، تاثیر عمیقی روی صنعت پتروشیمی گذاشتند.

از دیگر ترکیبات جالب آلی فلزی ، می‌توان کمپلکس واسکا IrClCO(PPh₃)₂ و کمپلکس‌های کاربن را نام برد. ترکیبات آلی فلزی فلزات گروه اصلی نیز بطور گسترده مورد بهره برداری قرار می‌گیرد که از آن جمله می‌توان سیلیکونها را نام برد که در صنعت روان کننده‌ها ، لاستیک‌ها و مواد فعال سطحی مورد استفاده قرار می‌گیرند.

وجه تمایز ترکیبات آلی فلزی

ترکیبات آلی فلزی ، شامل ترکیباتی هستند که دارای پیوند مستقیم فلز - کربن ‌باشند. از این رو ترکیباتی که در آنها فلز از طریق اتمهایی مثل اکسیژن ، نیتروژن و گوگرد به گروههای آلی متصل باشند، اگر چه ظاهر ترکیبات آلی را دارند، اما ترکیبات آلی فلزی نیستند، مثل آلکوکسیدها و یا ترکیبات کوئوردیناسیون استیل استوناتها که جزء اصلی توسط اکسیژن به سه فلز واسطه متصل است. وجه تمایز بین فلزات و غیر فلزات هم مشکل دیگری است. زیرا بور و سیلیسیم به عنوان غیر فلز شناخته شده‌اند، اما ترکیبات آلی بور و سیلیسیم ، زیر عنوان ترکیبات آلی- فلزی بررسی می‌شوند.

مباحث مرتبط با عنوان

• پیوند پی
• پیوند سیگما
• شیمی آلی
• شیمی آلی فلزی
• صنایع پتروشیمی
• غیر فلزات
• فرایند پلیمریزاسیون
• فلز
• کاتالیزور
• کاتالیزور زیگلر – ناتا