Apakah itu Organologam?

Organologam ialah cabang kimia yang mengkaji sebatian kimia yang mengandungi ikatan langsung logam-ke-karbon (House & House, 2016). Sebatian ini dikenali sebagai sebatian organologam. Dalam sebatian organologam, satu atau lebih atom karbon terikat secara langsung kepada atom logam (Gardner, Seechurn, & Colacot, 2020). Logam ini biasanya daripada kumpulan logam peralihan, seperti besi, nikel, kuprum, zink, paladium, dan platinum. Contoh sebatian organologam termasuk reagen Grignard dan reagen Gilman (Ashenhurst, 2022).

Kimia organologam memainkan peranan penting dalam proses perindustrian dan penyelidikan akademik, dan ia mempunyai banyak aplikasi dalam bidang seperti pemangkinan, sintesis organik, sains bahan, dan kimia bioinorganik. Beberapa perkara penting tentang sebatian organologam ialah:

1. Ligan: Atom karbon dalam sebatian organologam selalunya merupakan sebahagian daripada kumpulan organik yang dikenali sebagai ligan. Ligan ini boleh menjadi molekul ringkas seperti alkil, aril, alkoksida atau struktur yang lebih kompleks seperti siklopentadienyl atau porfirin.
2. Nombor penyelarasan: Sebatian organologam boleh mempunyai pelbagai nombor koordinasi, mewakili bilangan ligan yang terikat pada pusat logam.
3. Tindak balas pertukaran ligan: Sebatian organologam boleh mengalami tindak balas pertukaran ligan, di mana satu lagi menggantikan satu ligan (Abbott, Dougan, & Xue, 2011).
4. Reaksi redoks: Sebatian organologam mengambil bahagian dalam tindak balas redoks, di mana pusat logam menukar keadaan pengoksidaannya, menjejaskan kereaktifan sebatian.
5. Pemangkinan homogen: Banyak sebatian organologam bertindak sebagai pemangkin dalam tindak balas organik, memudahkan perubahan satu molekul organik kepada yang lain dengan bantuan kompleks logam peralihan.
6. Kompleks logam peralihan: Sebatian organologam selalunya melibatkan logam peralihan dengan orbital d yang terisi separa, membolehkan mereka membentuk interaksi ikatan berganda dengan ligan.

Kajian organologam telah menyumbang dengan ketara kepada kemajuan dalam kimia moden dan telah membawa kepada pembangunan kaedah baru dan cekap dalam sintesis kimia dan proses perindustrian.

Apakah peranan industri yang dimainkannya?

Kimia organologam adalah kritikal dalam pelbagai proses perindustrian kerana sifat unik dan kereaktifan sebatian organologam. Sebagai contoh, kompleks organologam boleh mempunyai pelbagai nombor koordinasi, mewakili bilangan ligan yang terikat pada pusat logam. Kepelbagaian ini membolehkan reka bentuk kompleks dengan sifat sterik dan elektronik yang berbeza (Gardner, Seechurn, & Colacot, 2020). Berikut adalah beberapa aplikasi khusus organologam dalam industri:

Pemangkin: Sebatian organologam digunakan secara meluas sebagai pemangkin dalam proses perindustrian. Mereka biasanya digunakan untuk pemangkinan homogen, di mana pencetus berada dalam fasa yang sama dengan bahan tindak balas. Kompleks logam peralihan bertindak sebagai pemangkin untuk menggalakkan tindak balas kimia, membawa kepada kadar tindak balas yang lebih tinggi, peningkatan selektiviti, dan keadaan tindak balas yang lebih ringan. Proses pemangkin berdasarkan organologam menghasilkan farmaseutikal, bahan kimia halus, petrokimia dan polimer (Gardner, Seechurn, & Colacot, 2020).

Hidroformilasi: Kompleks organologam, terutamanya kobalt dan rhodium, adalah pemangkin penting dalam hidroformilasi olefin (proses oxo). Tindak balas ini menukarkan alkena kepada aldehid, perantaraan penting dalam menghasilkan pelbagai bahan kimia, seperti alkohol, asid, dan plastik.

Metatesis: Metatesis Olefin ialah tindak balas kuat yang menyusun semula ikatan berganda karbon-karbon dalam sebatian olefin. Pemangkin organologam berasaskan logam seperti ruthenium, molibdenum dan tungsten digunakan dalam proses ini, yang mempunyai aplikasi dalam pengeluaran bahan kimia khusus, farmaseutikal dan bahan berfungsi (Gardner, Seechurn, & Colacot, 2020).

Pempolimeran: Pemangkin organologam memainkan peranan penting dalam pelbagai proses pempolimeran. Pemangkin Ziegler-Natta, yang terdiri daripada sebatian organologam berasaskan titanium atau zirkonium, menghasilkan polietilena dan polipropilena. Pemangkin ini membolehkan kawalan ke atas struktur mikro polimer, menghasilkan bahan dengan sifat tertentu.

Farmaseutikal: Sebatian organologam digunakan untuk penyelidikan dan pembangunan farmaseutikal. Kimia perubatan melibatkan kompleks organologam untuk meningkatkan penghantaran ubat, meningkatkan sifat terapeutik, dan menyasarkan laluan biologi tertentu.

Sintesis Organik: Tindak balas organologam mensintesis molekul organik kompleks. Proses seperti tindak balas gandingan silang (cth, tindak balas Suzuki, Heck, dan Sonogashira) menggunakan sebatian organologam untuk membentuk ikatan karbon-karbon dan karbon-heteroatom, membina struktur molekul yang rumit.

Aplikasi Alam Sekitar: Organologam terlibat dalam pemulihan alam sekitar, seperti rawatan air sisa, pembersihan udara, dan kawalan pencemaran. Organologam menghilangkan bahan pencemar berbahaya daripada efluen industri dan gas ekzos. Sebatian organologam memberikan kesan alam sekitar toksik yang rendah dengan ketara (Jenkins, Craig, Francesconi, & Harrington, 2006).

Rangka Kerja Logam-Organik (MOF): MOF ialah bahan berliang yang diperbuat daripada ion logam yang disambungkan oleh ligan organik. Bahan-bahan ini mempunyai aplikasi dalam penyimpanan gas, pemisahan gas, dan pemangkinan. Kimia organologam adalah penting dalam mereka bentuk dan mensintesis MOF dengan sifat yang disesuaikan untuk aplikasi tertentu (Gardner, Seechurn, & Colacot, 2020).

Secara keseluruhannya, kepelbagaian dan kereaktifan sebatian organologam menjadikannya amat diperlukan dalam pelbagai proses perindustrian, menyumbang kepada kemajuan teknologi moden, bahan, dan farmaseutikal. Penyelidikan berterusan dalam bidang ini berkemungkinan akan membawa kepada penemuan pemangkin dan proses baharu dengan kecekapan dan kemampanan yang lebih besar.

Chemwatch di sini untuk membantu.

Banyak bahan kimia tidak selamat untuk dihidu, dimakan atau disapu pada kulit. Untuk mengelakkan penggunaan yang tidak disengajakan, salah pengendalian dan pengecaman yang salah, bahan kimia harus dilabel, dijejaki dan disimpan dengan tepat. Untuk bantuan dengan ini, dan pengendalian bahan kimia dan berbahaya, SDS, label, Penilaian Risiko, dan pemetaan haba, hubungi kami hari ini!

Sumber:

• Abbot, JKC, Dougan, BA, & Xue, Z., (2011). Sintesis sebatian organologam, Kimia Sintetik Bukan Organik Moden.Elsevier.
• Ashenhurst, J. (2022). Apakah itu organologam? Menguasai Kimia Organik. https://www.masterorganicchemistry.com/2015/10/28/whats-an-organometallic/
• Gardner, BM, Seechurn, CJ, & Colacot, TJ, (2020). Pencapaian Perindustrian dalam Kimia Organologam, Kimia Organologam dalam Industri: Satu Pendekatan Praktikal,(1^st, ed.). Wiley-VCH.
• House, JE, & House, KA, (2016). Sebatian organologam, Kimia Tak Organik Deskriptif, (edisi ke-3). Akhbar Akademik.  
• Jenkins, RO, Craig, PJ, Francesconi, KA, & Harrington, CF (2006). Aspek alam sekitar dan biologi sebatian organologam, Kimia Organologam Komprehensif III: Dari Asas kepada Aplikasi, 12, 603-661. https://doi.org/10.1016/B0-08-045047-4/00178-3