9705_030 (СОЖ-Химия)

ORGANOELEMENTCHEMISTRY:INTEGRATIONOF CHEMISTRYON MODERN STAGER. A. CHERKASOVOrganoelement chemistrywas originated on themeeting point of traditional branches of chemistry – organic and inorganic. It determines theintegration of chemistryon the new stage anddefines the progress ofchemicalscienceinwhole. The article gives ashort description of scientific ground of this comparatively new chemistrybranch.© óÂ͇ÒÓ‚ ê.Ä., 1997ùÎÂÏÂÌÚÓÓ„‡Ì˘ÂÒ͇flıËÏËfl, Á‡Ӊ˂¯‡flÒfl ̇ÒÚ˚ÍÂÚ‡‰ËˆËÓÌÌ˚ı‚ÂÚ‚ÂÈ ıËÏËË: ÌÂÓ„‡Ì˘ÂÒÍÓÈ Ë Ó„‡Ì˘ÂÒÍÓÈ,Á̇ÏÂÌÛÂÚ ÒÓ·ÓÈ ËÌÚ„‡ˆË˛ ıËÏËË Ì‡ ÒÓ‚ÂÏÂÌÌÓÏ ˝Ú‡ÔÂ Ë ÓÔ‰ÂÎflÂÚ ÔÓ„ÂÒÒ ıËÏ˘ÂÒÍÓÈ Ì‡ÛÍË ‚ ˆÂÎÓÏ. чÌÓÍ‡ÚÍÓ ÓÔËÒ‡ÌË ̇ۘÌ˚ı ÓÒÌÓ‚ ˝ÚÓÈ Ò‡‚ÌËÚÂθÌÓ ÌÓ‚ÓÈ Ó·Î‡ÒÚËıËÏËË.30ЭЛЕМЕНТООРГАНИЧЕСКИЕСОЕДИНЕНИЯ: ИНТЕГРАЦИЯХИМИИ НА СОВРЕМЕННОМЭТАПЕê. Ä.

óÖêäÄëéÇä‡Á‡ÌÒÍËÈ „ÓÒÛ‰‡ÒÚ‚ÂÌÌ˚È ÛÌË‚ÂÒËÚÂÚÇÇÖÑÖçàÖС момента своего возникновения как науки досередины нынешнего века химия разделялась на неорганическую и органическую, две ветви, в значительной степени обособленные друг от друга. На ихстыке зародилась и сейчас бурно развивается новаяпограничная область химии, которая представляетсобой как бы “третью” химию – химию соединений,включающих в себя непосредственно связанныемежду собой атомы углерода и других элементов Периодической системы, за исключением соединенийуглерода с водородом, кислородом, азотом, серой,хлором, бромом и иодом. Последние, как известно,называют элементами-органогенами.Хотя первые элементоорганические соединениястали известны уже более 150 лет назад, в современном виде эта область химии сформировалась в последние 40–50 лет в значительной степени усилиямироссийских химиков.

Особенно велики заслуги академика А.Н. Несмеянова, предложившего термин“элементоорганическая химия” и создавшего первый в мире Институт элементоорганических соединений (ИНЭОС) Российской Академии наук.А.Н. Несмеянов стал основоположником крупнейшей школы химиков-элементооргаников в Москве.В те же годы сложились и в настоящее время успешно работают крупнейшие школы элементооргаников и в других научных центрах России. Широкоеразвитие эта область химической науки и промышленности получила практически во всех развитыхстранах.óíé íÄäéÖ ùãÖåÖçíééêÉÄçàóÖëäàÖëéÖÑàçÖçàüК элементоорганическим соединениям (ЭОС)принято относить органические производные элементов Периодической системы, не являющиесяорганогенами и содержащие связь элемент–углерод. Следует иметь в виду, что к ЭОС в некоторыхслучаях относят органические производные некоторых элементов, в которых атом углерода отделен отэлемента каким-то другим атомом (чаще всего кислорода, серы, азота).

Эти два типа веществ часто впроцессе химических превращений переходят другв друга, как, например, в реакции Арбузова. ПриëéêéëéÇëäàâ éÅêÄáéÇÄíÖãúçõâ ÜìêçÄã, ‹5, 1997взаимодействии с алкилгалогенидами эфиры фосфористой кислоты образуют диалкилалкилфосфонаты, то есть соединения со связями Р–О–С переходят в продукты, содержащие непосредственносвязанные атомы углерода и фосфора:O(RO) 3P + R' Hlg(RO) 2P R' + R Hlg.Сочетая черты органических и неорганическихвеществ, ЭОС не просто суммируют или иным образом комбинируют их свойства: они представляютсобой новый, качественно иной тип химическихсистем, характеризующихся специфическим типомхимической структуры и зачастую особым, не имеющим аналогии в классической химической молекуле характером химической связи.

Сама химияЭОС, естественно, впитывая достижения, методы ипонятия смежных ветвей химической науки, с первых же этапов своего развития стала оказывать наних заметное влияние. Без преувеличения можноутверждать, что все крупнейшие достижения химиипоследних десятилетий в основном связаны с химией элементоорганических соединений.Соединения углерода с другими элементами, втом числе и с теми, которые принадлежат, казалосьбы, к неорганическому миру минералов, например металлами, были синтезированы еще в началеXIX века. Однако если природа одних из этих веществ, их строение и характер связи в них еще как-тобыли понятны, привычны для химиков, напримерпервых органических соединений фосфора (Л.

Тенар), мышьяка (Р. Бунзен), цинка (Э. Франкланд),то сущность других не была и не могла быть понятаиз-за отсутствия в те времена электронной теориихимической связи. Так, в комплексе платины с этиленом K+[Pt(C2H4)Cl3]−2H2O, полученном Цейзе в1827 году, был совершенно непонятен способ, которым этилен соединен с атомом металла. Лишь в середине нашего века стало ясно, что речь идет о донорно-акцепторной связи, которая образуется путемпередачи π-электронов двойной связи этилена навакантную d-орбиталь платины.Получение соли Цейзе, так же как и синтез мочевины (Ф.

Велер), сыграло важную роль при преодолении виталистических (от лат. vita – жизнь)представлений, согласно которым органические вещества образуются под влиянием особой жизненнойсилы. Эти идеалистические взгляды были опрокинуты также и в результате успешного использованияЭ. Франкландом в 1849 году металлического цинкадля синтеза летучих алкильных производных этогометаллаRJ + ZnRZnJR2Zn.Летучие соединения других металлов, которыеможно получить таким способом, позволили уточнить атомные веса многих металлов, и это сыграловажную роль при открытии Д.И.

Менделеевым Периодического закона.Цинкорганические соединения использованыА.М. Бутлеровым в серии органических синтезов,которые послужили ему основой для создания и развития структурной теории химического строенияорганических соединений. В последующие десятилетия ЭОС выполняли в основном эти две важныезадачи: использование в целях органического синтеза и развитие теории химии, прежде всего вопросовприроды связи и зависимости свойств вещества отих строения. В качестве одного из примеров можноупомянуть магнийорганические соединения, открытые в первые годы нашего века французским химиком Ф.

Гриньяром. Диалкильные R2Mg и особенно алкил-галогенидные соединения магния RMgHlgсыграли выдающуюся роль в развитии методов синтеза органических соединений, главным образомпри создании новой связи углерод–углерод.Основной движущей силой развития химииЭОС, безусловно, стала выявившаяся с первых шагов этой новой научной дисциплины возможностьпрактического использования новых соединений.Оно началось с медицины. Успешное применениеодного из мышьякорганических препаратов послужило сигналом для синтеза и испытания на биологическую активность других ЭОС: были найденыорганические производные ртути и олова с бактерицидными и фунгицидными (противогрибковыми)свойствами. До настоящего времени для борьбы сявлением стука в двигателях внутреннего сгоранияиспользуется тетраэтилсвинец (C2H5)4Pb. Более100 лет назад такое уникальное свойство этого соединения было установлено американским исследователем Р.

Мидгли.В начале XX века получило развитие исследование органических производных золота и элементовплатиновой группы. С 30–40-х годов пристальноевнимание стали привлекать фосфорорганическиесоединения, многие их которых проявили высокуюбиологическую активность. Были получены первыеорганические производные кремния, фтора, алюминия и других элементов, нашедшие впоследствииширокое практическое использование.Однако качественно новый этап в химии ЭОСобозначился с открытием в 1951 году ферроцена –бис(циклопентадиенил)железа, соединения, в котором органические циклопентадиенильные группировки связаны с атомом железа особым, ранее неведомым химикам способом.

Да и сама структурасоединения не имела аналогии среди органическихили неорганических веществ. Стало ясно, что открылась дверь в новый безбрежный континент “третьей” химии, в мир веществ с неизвестным ранееспособом химического связывания элементов и необычной, подчас фантастической по красоте исложности структурой. Коротко охарактеризуемособенности связи элемент–углерод (Э–С) в соединениях различных элементов, а также особенностиструктуры ЭОС, которая и определяется в первуюочередь типом химической связи в них, покажемóÖêäÄëéÇ ê.Ä.

ùãÖåÖçíééêÉÄçàóÖëäàÖ ëéÖÑàçÖçàü: àçíÖÉêÄñàü ïàåàà çÄ ëéÇêÖåÖççéå ùíÄèÖ31место элементоорганической химии в системе химических знаний.éëéÅÖççéëíà ïàåàóÖëäéâ ëÇüáàìÉãÖêéÑ–ùãÖåÖçíПрактически все элементы, включая инертныегазы, способны образовывать с атомами углерода химические связи Э–С, характер которых зависит впервую очередь от положения элемента в Периодической системе. За синтез органических производных инертных газов, таких, например, как Xe(CF3)2 иего аналогов, Р. Лагов удостоен Нобелевской премии.Любая химическая связь характеризуется совокупностью свойств: прочностью (энергией), длиной, полярностью, кратностью и т.д.В классической теории валентности (теории валентных связей) каждой химической связи междуатомами соответствует одна обобществленная параэлектронов. В зависимости от способа образованияхимической связи в ЭОС выделяют ковалентнуюсвязь, образованную с участием электронов, предоставляемых обоими атомами, и координационнуюсвязь, в которой пара электронов принадлежала одному из атомов (донору); его партнер (акцептор)предоставляет для образования связи вакантнуюорбиталь.По степени смещения центра тяжести связующего электронного облака химические связи делятна неполярные и полярные.