有機金屬錯合物(Organometallic Compound)
有機金屬錯合物(Organometallic Compound)
台北縣立三民高級中學化學科莊麗紋老師/國立台灣大學化學系陳藹然博士責任編輯
有機金屬化學(Organometallic Chemistry)，一門研究含有「金屬-碳鍵(Metal-Carbon Bond)」化合物的化學，在過去四十年蓬勃發展，研究內容包羅萬象，除了化合物本身金屬-碳鍵性質（包含σ和 $$\pi$$鍵），甚至是金屬團簇（Cluster，金屬-金屬間以單鍵或多鍵結合成團），有機金屬化合物和一般有機化合物結構上的不尋常處，還有因此衍生出的特殊化學性質其應用。許多有機金屬化合物同時也是良好的催化劑，對化學工業而言意義重大。
有機金屬化合物 (Organometallic compound)泛指含有金屬-碳鍵的化合物，有很多種形式。最基本的是主族元素和烷基形成的化合物，例如正丁基鋰，格任亞試劑(Grignard reagent)。一般的配位化合物(Coordination compound)和錯合物(complex)都是有機金屬化合物，例如第一個被報導的有機金屬化合物蔡斯鹽(Zeise’s salt)、Cr(CO)6和比較特殊的三明治型化合物(Sandwich compound)二茂鐵(Ferrocene)。
圖一、蔡斯鹽
金屬-碳鍵基本上分為四種類型：離子鍵結、共價鍵結(又分σ、 $$\pi$$)及多中心鍵結。離子鍵型是金屬陽離子與烷基陰離子利用陰陽離子的靜電作用結合而成，例如：有機鋰化合物正丁基鋰(nBu－Li+)。烷基陰離子的化學性質特別活潑，極易與水反應，在空氣中較不易穩定存在。σ 共價鍵和一般共價鍵一樣，烷基和金屬各出一個電子形成鍵結電子對。例如：四乙基鉛((C2H5)4Pb)，鉛與乙基的碳形成 Pb－C的 σ 鍵。一般這種金屬-碳為 σ 共價鍵的化合物能溶於有機溶劑但不溶於水，故在溶液中不導電。另一種 σ 鍵是由配位基提供鍵結電子對給金屬，例如Cr(CO)6中CO的碳上孤對電子即可和金屬形成σ鍵；此外，配位基的 
電子也可以當作 σ 鍵結電子的提供者。（圖三）
圖三、金屬-碳之 σ 鍵結
$$\pi$$共價鍵型是金屬的d軌域與配位基的 $$\pi^*$$軌域結合而產生的鍵結，電子由金屬的d電子提供。例如Cr(CO)6中CO，其$$\pi^*$$ 軌域可和Cr的d軌域重合，並接受Cr的d電子。（圖四）
圖四、金屬-碳之$$\pi$$鍵結
多中心鍵包含了橋鍵(Bridging bond)結構，CO是最常見形成橋鍵的配位基，一個CO分子可以同時配位到1-3個金屬中心。（圖五）
1. Inorganic Chemistry, 3rd edition, Cary L. Miessler and Donald A Tarr, 2004, Pearson Prentice Hall.
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