金屬有機(jī)化學(xué)

1、金屬有機(jī)化學(xué)ORGANOMETALLIC CHEMISTRY教學(xué)大綱安徽工業(yè)大學(xué)化學(xué)與化工學(xué)院 應(yīng)用化學(xué)教研室 編2008年9月金屬有機(jī)化學(xué)雙語課程教學(xué)大綱課程性質(zhì)：專業(yè)基礎(chǔ)課程先修課程：有機(jī)化學(xué)、無機(jī)化學(xué)、配位化學(xué)、結(jié)構(gòu)化學(xué)總學(xué)時：60學(xué)分：3理論學(xué)時：48討論學(xué)時：12開課學(xué)院：化學(xué)與化工學(xué)院所屬一級學(xué)科：化學(xué)課程負(fù)責(zé)人： 張千峰 教授適用專業(yè)：應(yīng)用化學(xué)、高分子化學(xué)大綱執(zhí)筆人： 張千峰 教授教研室主任審核： 陳同云 教授教學(xué)院長審定： 白林山 教授一、 課程的性質(zhì)、地位和任務(wù)金屬有機(jī)化學(xué)是有機(jī)化學(xué)和無機(jī)化學(xué)交疊的一門分支課程，主要講述含金屬離子的有機(jī)化合物的化學(xué)反應(yīng)、合成等各種問題。通常分

2、為兩大類：（1）金屬有機(jī)化合物的合成及其性質(zhì)，即合成金屬有機(jī)化合物，并研究這些化合物（通常是晶體）的物理學(xué)性質(zhì)及其在材料學(xué)、高分子科學(xué)上的應(yīng)用；（2）金屬有機(jī)合成化學(xué)的應(yīng)用，即研究金屬有機(jī)化合物在合成中的應(yīng)用，雖然也合成金屬有機(jī)化合物，甚至設(shè)計配體，但是目的在于探究其在有機(jī)合成學(xué)上的作用，主要是催化性能，有時也會有計量的金屬有機(jī)化合物參與反應(yīng)。所以說，金屬有機(jī)化學(xué)是無機(jī)化學(xué)、晶體學(xué)、材料學(xué)等和有機(jī)化學(xué)的交叉學(xué)科，是不對稱有機(jī)合成學(xué)的基礎(chǔ)，是當(dāng)今現(xiàn)代有機(jī)化學(xué)和新型無機(jī)化學(xué)研究領(lǐng)域的熱點之一?？傊饘儆袡C(jī)化學(xué)作為一門交叉科學(xué)，其課程將講述新型金屬有機(jī)化合物的合成、結(jié)構(gòu)以及金屬有機(jī)催化劑在化學(xué)工業(yè)

3、、有機(jī)合成和新材料方面的應(yīng)用。主要內(nèi)容包括：金屬有機(jī)化合物的一般性質(zhì)，與s-配體有關(guān)的烷基、芳基和氫的金屬碳s-鍵的金屬有機(jī)化合物，羰基和有機(jī)膦的金屬有機(jī)化合物及其取代反應(yīng)，含p配體的金屬有機(jī)化合物，金屬有機(jī)化合物的氧化加成與還原消除，金屬有機(jī)化合物的插入與消去反應(yīng)，金屬有機(jī)化合物的親核和親電性質(zhì)中的加成與提取反應(yīng)，金屬有機(jī)化合物的卡賓和卡半化合物，金屬有機(jī)化合物的均相催化。本課程是英語教學(xué)試驗課，旨在使學(xué)生掌握基本金屬有機(jī)和應(yīng)用催化專業(yè)術(shù)語的英文聽、讀、寫和使用，為學(xué)生進(jìn)入研究生學(xué)習(xí)和進(jìn)入日趨國際化的工作崗位奠定基礎(chǔ)。 二、 教學(xué)要求與教學(xué)方法1、重點掌握含金屬碳鍵的金屬有機(jī)化合物在以金屬為

4、中心的一些典型有機(jī)反應(yīng)特新，從而了解具有一定配位幾何的金屬中心對外圍有機(jī)配體的影響，懂得金屬有機(jī)化合物本身的性質(zhì)能使其在有機(jī)合成和高分子聚合中的重要應(yīng)用。從而加深應(yīng)用化學(xué)專業(yè)的學(xué)生在掌握基礎(chǔ)有機(jī)化學(xué)和基礎(chǔ)無機(jī)化學(xué)之后，能很清楚地認(rèn)識到金屬有機(jī)化學(xué)在應(yīng)用催化等方面的實際應(yīng)用。2、在課堂教學(xué)中以比較直觀的化學(xué)畫圖和反應(yīng)圖示等化學(xué)軟件作為機(jī)理研究的方式之一，使學(xué)生在學(xué)習(xí)基礎(chǔ)知識的同時，通過一定的反應(yīng)機(jī)理推論了解金屬有機(jī)化學(xué)的基礎(chǔ)對在有機(jī)反應(yīng)和高分子化學(xué)的應(yīng)用重要性，掌握金屬有機(jī)化學(xué)基礎(chǔ)知識的延伸及與其他相關(guān)化學(xué)學(xué)科的密切聯(lián)系，使學(xué)生在學(xué)習(xí)基礎(chǔ)知識的同時獲得一定量的反應(yīng)聯(lián)系信息，滿足和激發(fā)學(xué)生的求知欲

5、和主動學(xué)習(xí)的興趣。3、每章學(xué)完后，應(yīng)進(jìn)行總結(jié)，突出難點和重點，布置相應(yīng)的思考題，以鞏固該章所學(xué)主要內(nèi)容。課堂教學(xué)與學(xué)生的課后復(fù)習(xí)、討論及專題講座相接合，并注意通過各種渠道保持與學(xué)生的聯(lián)系，隨時了解他們對教學(xué)的意見和要求，不斷改進(jìn)教學(xué)方法和教學(xué)手段。三、 課程教學(xué)改革本大綱依據(jù)面向二十一世紀(jì)高等院校的專業(yè)化人才培養(yǎng)的戰(zhàn)略指導(dǎo)思想，在原有基礎(chǔ)有機(jī)化學(xué)和經(jīng)典無機(jī)化學(xué)的基礎(chǔ)上，特別以過渡金屬的金屬有機(jī)化合物為重點，強(qiáng)調(diào)以具有配位結(jié)構(gòu)幾何金屬中心的系列有機(jī)反應(yīng)，從而突顯出過渡金屬有機(jī)化合物在催化中重要應(yīng)用，即它們不僅可以作為有機(jī)合成和高分子聚合反應(yīng)的催化劑，而且對過渡金屬豐富的電子結(jié)構(gòu)特征在有機(jī)反應(yīng)機(jī)理

6、了解和認(rèn)識的重要意義，因此，金屬有機(jī)化學(xué)課程教學(xué)本身的特點而制定，各章節(jié)的內(nèi)容安排和講課順序，教師可以根據(jù)實際情況適當(dāng)選取。在學(xué)習(xí)本課程時，應(yīng)加強(qiáng)實驗或?qū)嵙?xí)內(nèi)容的學(xué)習(xí)，加強(qiáng)學(xué)生理論與實際相結(jié)合的能力。本課程要求在講授課程的基礎(chǔ)上，大部分內(nèi)容使用多媒體方式進(jìn)行課堂輔助教學(xué)，部分內(nèi)容采用與催化原理相結(jié)合的方式進(jìn)行。四、課堂教學(xué)時數(shù)及課后作業(yè)題型分配章目教 學(xué) 內(nèi) 容教學(xué)時數(shù)教學(xué)方式或 手 段課 后 作 業(yè)思考題練習(xí)題一General properties of organometallic complexes4講授、多媒體、討論、習(xí)題分析二Complexes with metal-carbon s

7、 bond: Metal alkyls, aryl, hydride and related s-bonded ligands6講授、多媒體、討論、習(xí)題分析三Carbonyls, phosphine complexes and substitution reactions8講授、多媒體、討論、習(xí)題分析四Complexes of p- ligands6講授、多媒體、討論、習(xí)題分析五Oxidative addition and reductive elimination8講授、多媒體、討論、習(xí)題分析六Insertion and elimination8講授、多媒體、討論、習(xí)題分析七Nucleoph

8、ilic and electrophilic addition and abstraction8講授、多媒體、討論、習(xí)題分析八Carbene and carbyne complexes6講授、多媒體、討論、習(xí)題分析九Homogeneous catalysis4講授、多媒體、討論、習(xí)題分析十Special topics2自由討論和總結(jié)合 計60大綱文本(Indexing Program Arrangement)Chapter 1. General properties of organometallic complexes (week 1-2)1.1. What is organometalli

9、c chemistry?1.2. Why research organometallic chemistry?1.3. Review on coordination chemistry1.4. The 18 electron rule1.5. Limitations of the 18 electron rule1.6. Oxidation number1.7. Coordination number and geometry1.8. Effect of complexation1.9. Different metalsChapter 2. Complexes with metal-carbo

10、n s bond: Metal alkyls, aryl, hydride and related s-bonded ligands (week 2-4)2.1. The stability of transition metal-carbon s bonds2.2. Preparation of complexes with metal-carbon s bonds2.3. Chemical properties of complexes with metal-carbon s bonds2.4. Related s-bonded ligands complexes2.5. Metal hy

11、dridesChapter 3. Carbonyls, phosphine complexes and substitution reactions (week 4-5)3.1. Metal complexes of CO3.2. Metal complexes of CO-like ligands3.3. Phosphines as ligands3.4. Substitution reactions (a) Dissociative substitution, (b) Associative substitutionChapter 4. Complexes of p- ligands (w

12、eek 6-7)4.1. Alkene complexes4.2. Butadiene complexes4.3. Alkyne complexes4.4. Enyl Complexes 4.5. Complexes the cyclic p-perimeters CnHn4.6. Metal p-complexes of Unsaturated ligands with heteroatoms4.7. Characterization of organometallic compounds Chapter 5. Oxidative addition and reductive elimina

13、tion (week 8-9)5.1. Introduction to oxidative addition reactions5.2. Mechanism of oxidative addition reactions5.3. Examples of addition of specific molecules5.4. Reductive elimination5.5. Oxidative couplingChapter 6. Insertion and elimination (week 9)6.1. Introduction6.2. CO insertion reactions6.3.

14、Insertion reactions involving alkene and alkyne6.4. Other insertions.6.5. a, b, g and d elimination reactionsChapter 7. Nucleophilic and electrophilic addition and abstraction (week 10)7.1. Introduction7.2. Nucleophilic addition to CO and CNR7.3. Nucleophilic addition to olefins and acetylenes7.4. N

15、ucleophilic abstraction7.5. Electrophilic addition7.6. Electrophilic abstractionChapter 8. Carbene and carbyne complexes (week 10 -11) 8.1. Introduction to M-C multiple bonds8.2. Common synthetic routes to carbene complexes8.3. Reactivity of carbene complexes8.4. Common synthetic routes to carbyne c

16、omplexes8.5. Reactivity of carbyne complexesChapter 9. Homogeneous catalysis (week 12 - 14) 9.1. Introduction to catalysis9.2. Hydrogenation of unsaturated compounds9.3. Reactions involving carbon monoxide9.4. Oxidation (Wacker process and related reactions)9.5. Metathesis reactions9.6. Reactions of

17、 unsaturated hydrocarbons involving C-C bond formation9.7. Other reactions involving C-C bond formation主要教學(xué)教材：Robert H. Crabtree編寫的，John Wiley & Sons公司在2005年出版的The Organometallic Chemistry of the Transition Metals（4th Ed）。輔助參考教材：（1） Organometallic Chemistry, G. O. Spessard, G. L. G. L. Miessler,

18、 Prentice-Hall: New Jersey, 1997. （2） Advanced Inorganic Chemistry, F. A. Cotton, G. Wilkinson, C. A. Murillo, M. Bochmann, John Wiley & Sons, 6th ed. 1999. （3） Concepts and Models of Inorganic Chemistry, B. Douglas, D. MacDaniel, J. Alexander, John Wiley & Sons: New York, 3rd ed. 1993.其他中文教學(xué)參考書：（1) 陸熙炎，金屬有機(jī)化合物的反應(yīng)化學(xué)，化學(xué)工業(yè)出版社，2001；（2) 何仁，陶曉春，張兆國，金屬有機(jī)化學(xué)，華東理工大學(xué)出版社，2007；（3) 何仁，配位催化與金屬有機(jī)化學(xué)（面向21世紀(jì)課程教材），化學(xué)工業(yè)出版社，2002考核方式金屬有機(jī)化學(xué)考核實行多階段綜合評價方式，重點考核學(xué)生的能力，包括分析問題和解決問題的能力、理論聯(lián)系實際的能力。每23章安排一次隨