Organometalik nedir?

Organometalik, doğrudan metal-karbon bağları içeren kimyasal bileşikleri inceleyen bir kimya dalıdır (House & House, 2016). Bu bileşikler organometalik bileşikler olarak bilinir. Organometalik bileşiklerde, bir veya daha fazla karbon atomu doğrudan bir metal atomuna bağlıdır (Gardner, Seechurn ve Colacot, 2020). Bu metaller tipik olarak demir, nikel, bakır, çinko, paladyum ve platin gibi geçiş metali grubundandır. Organometalik bileşiklerin örnekleri arasında Grignard reaktifleri ve Gilman reaktifleri bulunur (Ashenhurst, 2022).

Organometalik kimya, endüstriyel süreçlerde ve akademik araştırmalarda çok önemli bir rol oynar ve kataliz, organik sentez, malzeme bilimi ve biyoinorganik kimya gibi alanlarda çok sayıda uygulamaya sahiptir. Organometalik bileşikler hakkında bazı önemli noktalar şunlardır:

1. ligandlar: Organometalik bileşiklerdeki karbon atomları genellikle ligandlar olarak bilinen organik grupların parçasıdır. Bu ligandlar, alkiller, ariller, alkoksitler gibi basit moleküller veya siklopentadienil veya porfirinler gibi daha karmaşık yapılar olabilir.
2. koordinasyon numarası: Organometalik bileşikler, metal merkeze bağlı ligandların sayısını temsil eden çeşitli koordinasyon numaralarına sahip olabilir.
3. Ligand değişim reaksiyonları: Organometalik bileşikler, başka bir ligandın yerini aldığı ligand değişim reaksiyonlarına girebilir (Abbott, Dougan, & Xue, 2011).
4. Redoks reaksiyonları: Organometalik bileşikler, metal merkezinin oksidasyon durumunu değiştirerek bileşiğin reaktivitesini etkilediği redoks reaksiyonlarına katılır.
5. Homojen kataliz: Birçok organometalik bileşik, organik reaksiyonlarda katalizör görevi görerek, geçiş metali kompleksleri yardımıyla bir organik molekülün diğerine dönüşümünü kolaylaştırır.
6. Geçiş metali kompleksleri: Organometalik bileşikler genellikle, ligandlarla çoklu bağlanma etkileşimleri oluşturmalarını sağlayan, kısmen doldurulmuş d-orbitalleri olan geçiş metallerini içerir.

Organometaliklerin incelenmesi, modern kimyadaki ilerlemelere önemli ölçüde katkıda bulunmuş ve kimyasal sentez ve endüstriyel işlemlerde yeni ve verimli yöntemlerin geliştirilmesine yol açmıştır.

Hangi endüstriyel rolü oynuyor?

Organometalik kimya, organometalik bileşiklerin benzersiz özellikleri ve reaktiviteleri nedeniyle çeşitli endüstriyel işlemlerde kritik öneme sahiptir. Örneğin, organometalik kompleksler, metal merkeze bağlı ligandların sayısını temsil eden çeşitli koordinasyon numaralarına sahip olabilir. Bu çeşitlilik, farklı sterik ve elektronik özelliklere sahip komplekslerin tasarımına izin verir (Gardner, Seechurn ve Colacot, 2020). İşte endüstride organometaliklerin bazı özel uygulamaları:

kataliz: Organometalik bileşikler, endüstriyel proseslerde katalizör olarak yaygın şekilde kullanılmaktadır. Tipik olarak tetikleyicinin reaktanlarla aynı fazda olduğu homojen kataliz için geçerlidirler. Geçiş metali kompleksleri, kimyasal reaksiyonları teşvik etmek için katalizör görevi görerek daha yüksek reaksiyon hızlarına, artan seçiciliğe ve daha yumuşak reaksiyon koşullarına yol açar. Organometaliklere dayalı katalitik işlemler farmasötikler, ince kimyasallar, petrokimyasallar ve polimerler üretir (Gardner, Seechurn ve Colacot, 2020).

hidroformilasyon: Organometalik kompleksler, özellikle kobalt ve rodyum, olefinlerin hidroformilasyonunda (okso işlemi) temel katalizörlerdir. Bu reaksiyon, alkenleri, alkol, asitler ve plastikler gibi çeşitli kimyasalların üretiminde çok önemli olan aldehitlere dönüştürür.

şartların terine dönmesi: Olefin metatezi, olefinik bileşiklerdeki karbon-karbon çift bağlarını yeniden düzenleyen güçlü bir reaksiyondur. Rutenyum, molibden ve tungsten gibi metallere dayalı organometalik katalizörler, özel kimyasalların, farmasötiklerin ve işlevselleştirilmiş malzemelerin üretiminde uygulamaları olan bu süreçte kullanılır (Gardner, Seechurn ve Colacot, 2020).

polimerizasyon: Organometalik katalizörler, çeşitli polimerizasyon işlemlerinde çok önemli bir rol oynar. Titanyum veya zirkonyum bazlı organometalik bileşiklerden oluşan Ziegler-Natta katalizörleri, polietilen ve polipropilen üretir. Bu katalizörler, belirli özelliklere sahip malzemelerle sonuçlanan polimer mikro yapısı üzerinde kontrol sağlar.

İlaç: Organometalik bileşikler farmasötik araştırma ve geliştirme için geçerlidir. Tıbbi kimya, ilaç dağıtımını geliştirmek, terapötik özellikleri geliştirmek ve spesifik biyolojik yolları hedeflemek için organometalik kompleksleri içerir.

Organik Sentez: Organometalik reaksiyonlar karmaşık organik molekülleri sentezler. Çapraz bağlanma reaksiyonları (örneğin, Suzuki, Heck ve Sonogashira reaksiyonları) gibi süreçler, karmaşık moleküler yapılar oluşturan karbon-karbon ve karbon-heteroatom bağları oluşturmak için organometalik bileşikler kullanır.

Çevresel Uygulamalar: Organometalikler, atık su arıtma, hava temizleme ve kirlilik kontrolü gibi çevresel iyileştirmede yer alır. Organometalikler, endüstriyel atıklardan ve egzoz gazlarından zararlı kirleticileri giderir. Organometalik bileşikler önemli ölçüde düşük toksik çevresel etkiler gösterir (Jenkins, Craig, Francesconi, & Harrington, 2006).

Metal-Organik Çerçeveler (MOF'ler): MOF'ler, organik ligandlarla bağlanan metal iyonlarından oluşan gözenekli malzemelerdir. Bu malzemelerin gaz depolama, gaz ayırma ve katalizde uygulamaları vardır. Organometalik kimya, belirli uygulamalar için uyarlanmış özelliklere sahip MOF'lerin tasarlanması ve sentezlenmesinde çok önemlidir (Gardner, Seechurn ve Colacot, 2020).

Genel olarak, organometalik bileşiklerin çok yönlülüğü ve reaktivitesi, modern teknolojinin, malzemelerin ve farmasötiklerin ilerlemesine katkıda bulunarak onları çok sayıda endüstriyel süreçte vazgeçilmez kılmaktadır. Bu alanda devam eden araştırmalar, muhtemelen daha fazla verimlilik ve sürdürülebilirliğe sahip yeni katalizörlerin ve süreçlerin keşfedilmesine yol açacaktır.

Chemwatch yardım etmek için burada.

Birçok kimyasalın solunması, tüketilmesi veya cilde uygulanması güvenli değildir. Kazara tüketimi, yanlış kullanımı ve yanlış tanımlamayı önlemek için kimyasallar doğru bir şekilde etiketlenmeli, izlenmeli ve saklanmalıdır. Bununla ilgili yardım ve kimyasal ve tehlikeli madde taşıma, SDS, etiketler, Risk Değerlendirmesi ve ısı haritası için, İletişim bugün!

kaynaklar:

• Abbot, JKC, Dougan, BA ve Xue, Z., (2011). Organometalik bileşiklerin sentezi, Modern İnorganik Sentetik Kimya.Elsevier.
• Ashenhurst, J. (2022). Organometalik nedir? Ana Organik Kimya. https://www.masterorganicchemistry.com/2015/10/28/whats-an-organometallic/
• Gardner, BM, Seechurn, CJ ve Colacot, TJ, (2020). Organometalik Kimyada Endüstriyel Kilometre Taşları, Endüstride Organometalik Kimya: Pratik Bir Yaklaşım,(1^st, ed.). Wiley-VCH.
• Ev, JE ve Ev, KA, (2016). Organometalik bileşikler, Tanımlayıcı Anorganik Kimya, (3. baskı). Akademik Basın.  
• Jenkins, RO, Craig, PJ, Francesconi, KA ve Harrington, CF (2006). Organometalik bileşiklerin çevresel ve biyolojik yönleri, Kapsamlı Organometalik Kimya III: Temel Bilgilerden Uygulamalara, 12, 603-661. https://doi.org/10.1016/B0-08-045047-4/00178-3