有機金属化学

有機金属化学は、炭素と金属の結合を持つ化合物を研究する学問である。無機化学（炭素以外の結合の研究）と有機化学（炭素の結合の研究）の側面を併せ持っている。

有機金属化合物の例としては、過去に燃料（有鉛ガソリン）添加剤として使用されたテトラエチルレッドがある。また、メチルコバラミン（ビタミンB ₁₂）も有機金属化合物の代表的なものである。

n-ブチルリチウム、有機金属化合物の一種。四面体の中に4個のリチウム原子が紫色で示されており、それぞれのリチウム原子はブチル基と結合している（炭素は黒色、水素は白色）。

有機金属化合物

有機金属化合物とは、1個以上の金属原子と1個以上の有機基（有機配位子）の炭素原子とが化学結合した化合物である。有機パラジウム化合物などのように、接頭辞に "organo "を持つ。有機金属化合物には、ヘモグロビンのような金属タンパク質のようなサブグループがある。

有機金属化合物とは、金属と炭素の直接的な結合を持たないが、有機化合物と結合する有機配位子を持つ金属含有化合物を指す。金属β-ジケトネート、アルコキシド、ジアルキルアミドなどがこのクラスに属する。

従来の金属に加え、ホウ素、ケイ素、ヒ素、セレンなどの元素が有機金属化合物を形成している。

有機配位子を用いた配位化合物

多くの錯体は、金属と有機配位子との間に配位結合を形成している。有機配位子は酸素や窒素などのヘテロ原子を介して金属と結合することが多く、このような化合物は「配位化合物」と呼ばれる。

自然界には多くの有機配位化合物が存在する。例えば、ヘモグロビンやミオグロビンにはポルフィリン環の窒素原子に配位した鉄の中心があり、クロロフィルにはクロリン環の中心にマグネシウムが配位している。このような無機化合物を扱う分野は、生物無機化学と呼ばれている。しかし、メチルコバラミン（ビタミンBの一種 ₁₂ ）は、コバルト-メチル結合を持つ真の有機金属錯体であり、生物学的に知られている数少ないものの一つである。

構造・物性

有機金属化合物の金属-炭素結合は、イオン結合と共有結合の中間的な性質を持っている。イオンと共有の中間の性質を持つ結合を持つ有機金属化合物は、産業界で非常に重要である。有機金属化合物は、溶液中では比較的安定しているが、反応を起こすには十分なイオン性を持っている。有機リチウムとグリニャール試薬の2つが重要なクラスである。

鉄（赤）の金属は、2つの有機環を結合させる。環構造の各点は炭素原子を表す。つまりフェロセンは、鉄の上の環に5個、下の環に5個、合計10個の炭素原子を持つ。

ヘモグロビンのヘム基

使用方法

有機金属は、化学量論的プロセスや触媒プロセス、特に一酸化炭素やアルケン由来のポリマーを扱うプロセスで実用化されている。世界のポリエチレンやポリプロピレンは、すべて有機金属触媒で生産されている。酢酸は、モンサント法およびカティバ法の金属カルボニル触媒を用いて生産されている。合成アルコールの大部分（少なくともエタノールより大きいもの）は、ヒドロホルミル化由来のアルデヒドの水素化により製造される。同様に、Wackerプロセスはエチレンのアセトアルデヒドへの酸化に使用される。

有機金属化合物は、高塩基性、高還元性である。多くの重合反応を触媒する。また、化学量論的にも有用である。

有機金属化合物は環境中に存在する可能性がある。環境保護主義者が心配しているのは、有機鉛化合物と有機水銀化合物である。これらは有毒な危険物である。

現在、有機金属触媒を用いた研究が進められています。エネルギー危機を契機に、残された化石燃料をより効率的に利用する方法への関心が高まっている。石油への依存度を下げることが、環境にとって安全であり、政治的にも賢明であることは多くの人が認めるところである。また、「グリーン」技術への新たな関心も、研究の進展に寄与している。有機金属化合物の研究は、石油化学産業や製薬産業で多く見られる。現在の化学品の製造方法の中には、無駄が多く、有毒な廃棄物を発生させるものがあるが、多くの有機金属触媒は、それを変える可能性を示している。

歴史

ルイ・クロード・カデ、カコジル関連のメチル砒素化合物を合成。ウィリアム・クリストファー・ザイズ、白金-エチレン錯体を開発。エドワード・フランクランドがジメチル亜鉛を発見。Ludwig Mond は Ni(CO)₄ を発見した。Victor Grignardは有機マグネシウム化合物を研究した。石炭や石油から得られる豊富で多様な生成物は、CO、H₂ 、アルケンを原料や配位子として用いるZiegler-Natta、Fischer-Tropsch、ヒドロホルミル化触媒につながった。

昔、ガソリンにはアンチノック剤として四エチル鉛が添加されていました。鉛は毒性があるため、現在ではガソリンには使われていない。現在では、フェロセンやメチルシクロペンタジエニルマンガントリカルボニル（MMT）などの有機金属化合物を添加し、ノッキング防止に役立てています。

1973年、エルンスト・フィッシャーとジェフリー・ウィルキンソンがメタロセンの研究でノーベル賞を受賞し、有機金属化学はより一般的になりました。2005年には、イブ・ショーバン、ロバート・H・グラブス、リチャード・R・シュロックが、金属触媒を用いたオレフィンメタセシスでノーベル賞を共同受賞している。