浅谈金属有机化学的发展及应用

2022-09-11

1. 金属有机化学的发展及应用

1.1 金属有机化学的发展

有机金属的发展阶段在主要集中在20世纪60年代至90年代, 发展阶段内具有突出贡献的科学家有鲍森、米勒、齐格勒、加纳塔、斯密特、威尔金森、诺尔斯、沙普勒斯、野依良治等[1]。该阶段的金属有机化学发展表现出以下特点, 一是金属有机化学的理论和实践基础趋于完善。50年代至70年代期间, 多位化学大师在金属有机化学领域做出了突出贡献。如50年底啊鲍森和米勒发现了二茂铁, 揭开了金属有机化学发展的序幕;齐格勒和加纳塔发现的Ziegler-Natt催化剂以及基于ZieglerNatt催化剂基础上的定向聚合技术, 成为高分子科学发展的里程碑[2];至60年代末期, 越来越多的新的、不同类型的金属有机化合物被合成;在物理检测手段的帮助下, 更多新的结构类型被发现。二是该阶段的研究方法经历从复杂-简单-复杂的过程。化学大师在归纳和分离50年代及60年代的复杂的金属有机反应的基础上发现了金属有机化学反应的几个基本反应, 再将基本反应应用于发现金属有机化学反应和工业生产领域, 促使不对称催化的形成以及大规模工业化生产。三是, 金属有机化学理论转化为生产力的时间短。金属有机化学研究不仅仅集中在理论研究, 也重视理论知识在工业化的实现。金属有机化学发现及基本形成阶段, 需花费数十年时间才能将金属有机化学理论转化为工业生产, 而快速发展阶段只需5年时间即可实现理论转化为实际生产力。四是研究方法多来源于前人的经验总结。化学家善于从前人的经验中总结出规律和理论, 再将规律和理论用于指导自己的研究, 解决新的问题。

1.2 金属有机化学的应用

金属有机化学主要应用在三个领域, 一是金属有机化合物在医疗上的应用。金属有机化学在医疗上的应用极为广发, 并发挥了重要的作用。例如消毒剂多采用有机汞化合物、X射线使中的过渡金属铬合物、梅毒药物中的有机砷化合物等。此外, 如有机汞药物、有机锑药物、有机锡药物等也是有机金属化学在医疗领域的应用成果。二是有机金属化合物在农业上的应用。有机金属化合物在农业领域应用较为成功典范有代森锌、西力生、赛力散、乙烯利等。代森锌广泛用于治疗麦子、马铃薯以及其它蔬菜病害, 有机汞化合物无西力生和赛力散广泛用于治疗棉花、小麦、种子防治病菌, 乙烯利用于水果以及其它植物催熟、催黄等。三是在新材料方面的应用。例如制备金属膜。传统真空镀膜、非电解电镀等方法无法得到均质且无气泡的金属膜, 但是利用单分子金属有机化合物具备常温不分解的特点, 金属有机化合物制备金属膜可以克服传统制备方法的缺陷。例如烯丙基铂和二烯丙基钯经过MOCVD工艺可制备2um的铂膜和钯膜。

2. 我国金属有机化学未来发展及应用方向

一是环保领域。绿色化学的主要内容包括原子经济性, 绿色化学的准则可通过金属有机化学达到。例如通过金属有机化学预防华景污染、提高能源的经济性、开发新型催化剂、减少衍生物等[3]。金属有机化学与环保的关系必将促使环境学专家加强与化学家的合作, 通过金属有机化学达到环境保护的目的。

二是材料领域。金属有机化合物与许多工业领域生产有密切的关系, 如金属有机化合物可作为合成电子材料、光学材料以及其它特殊技能的无机材料的催化剂, 而且金属有机化合物本属于材料研究的热点领域, 在材料中的应用前景也极为广泛。例如制备纳米级材料, 金属有机化合物用于制备纳米级材料的优点较多, 如它易溶于有机溶剂中;制备过程产生的反应可控性强;金属有机化合物具有反应选择性等。

三是能源领域。21世纪, 能源研究的热点及前沿为以人工固氮及人工太阳能为主体的模拟生物功能实现能源的可持续利用, 该问题的核心设计太阳能的化学物质酶和叶绿素[4]。而酶和叶绿素属于金属有机化合物范畴, 因此金属有机化合物应用于能源领域将成为必然。

四是健康领域。健康问题是永远的热点话题, 金属有机化学早已在健康领域有广泛的应用, 并且随着人们对健康问题的关注度提高, 金属有机化合物在健康领域的应用的热度将进一步提高。而且金属有机化学在健康领域的成功应用实例将促进人们将金属有机化学应用于健康领域的信心和决心。

3. 结语

总而言之, 金属有机化学作为一门交叉学科, 在农业、医药、轻工业领域都有着极为广泛的应用。并且随着检测手段不断发展和提高, 市场对金属有机化学的需求不断上升, 社会和国家对可持续发展的愿望愈发强烈的大背景下, 金属有机化学将成为新世纪科学家研究和开发的热点领域。金属有机化学也将在我国工业化进程中发挥重要作用, 不断提高生产力, 在环保、健康、能源等领域持续做出突出贡献。

摘要：本文首先简单介绍了金属有机化学的发展进程, 并总结了发展进程中的特点;再简要分析金属有机化合物在医疗、农业及材料领域的应用。最后, 根据当前社会发展趋势, 分析金属有机化学及金属有机化合物未来发展及应用的方向。

关键词：金属有机化学,金属有机化合物,发展及应用