金屬有機(jī)化學(xué)的發(fā)展及應(yīng)用

張金玉(朔州師范高等?？茖W(xué)校，山西 朔州 036000)

0 引言

現(xiàn)階段，我國(guó)正處于經(jīng)濟(jì)高速發(fā)展階段，金屬有機(jī)化學(xué)與人們生活存在直接關(guān)系，為后續(xù)人類科學(xué)技術(shù)進(jìn)步創(chuàng)造了堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。為此，相關(guān)研究人員需要深入了解金屬有機(jī)物類型以及發(fā)展情況，對(duì)后續(xù)發(fā)展方向有一個(gè)清晰認(rèn)知，這對(duì)于金屬有機(jī)化學(xué)研究具備重要意義。相關(guān)部門也需要就此展開研討，保證通過(guò)對(duì)金屬有機(jī)化學(xué)發(fā)展和應(yīng)用研究，使金屬有機(jī)化學(xué)發(fā)展體系更加完善。

1 金屬有機(jī)物的類型

站在整體角度來(lái)說(shuō)，我國(guó)金屬有機(jī)化學(xué)的發(fā)展范圍越來(lái)越廣，科學(xué)家們通過(guò)不斷探索，能夠讓很多合成金屬有機(jī)物發(fā)揮出作用，提升民眾的生活水準(zhǔn)，為科技發(fā)展也帶來(lái)了更多機(jī)會(huì)。最為常見(jiàn)的金屬有機(jī)物類型有兩種，其中一個(gè)是過(guò)渡金屬有機(jī)化學(xué)，另一種為稀土金屬有機(jī)化學(xué)，二者在國(guó)內(nèi)外應(yīng)用均十分廣泛。其中，過(guò)渡金屬有機(jī)化學(xué)在金屬有機(jī)物中比較常見(jiàn)，為催化科學(xué)的發(fā)展帶來(lái)很多便利。隨著科技的發(fā)展，過(guò)渡金屬有機(jī)化學(xué)的選擇性有很多，合成水平也較高。另外，過(guò)渡金屬有機(jī)化學(xué)自身性質(zhì)比較特殊，結(jié)構(gòu)化學(xué)的知識(shí)體系愈加豐富。在現(xiàn)實(shí)生活中，過(guò)渡金屬有機(jī)化合物應(yīng)用同樣十分常見(jiàn)，在抗癌、殺菌滅毒等方面發(fā)揮出重要作用。

反觀稀土金屬有機(jī)化合物，可以通過(guò)很多手段來(lái)制取，自身結(jié)構(gòu)比較特殊。另外，稀土金屬有機(jī)化合物的光學(xué)性質(zhì)同樣引起了科學(xué)家的重視。與過(guò)渡金屬有機(jī)化學(xué)相同的是，稀土金屬有機(jī)化學(xué)物同樣具備催化特性，這也增加了自身的應(yīng)用范圍。金屬有機(jī)化合物可以通過(guò)多種手段獲取，該過(guò)程中，研究人員進(jìn)行了深入性研究，發(fā)現(xiàn)了很多金屬有機(jī)化合物多層面內(nèi)容，如結(jié)構(gòu)類型中的鍵角以及鍵型等[1]。

2 金屬有機(jī)化學(xué)的發(fā)展

2.1 金屬有機(jī)化學(xué)的發(fā)展歷史背景

自英國(guó)工業(yè)革命開始之后，金屬在工業(yè)領(lǐng)域中的應(yīng)用越來(lái)越多，西方研究人員也漸漸發(fā)現(xiàn)了更多種類的金屬元素。到了1827年，研究人員通過(guò)乙醇和濾波酸鹽反應(yīng)，得到最新的金屬有機(jī)化合物，這也是最初的有機(jī)化合物要素。從實(shí)際研究中能夠看出，該類物質(zhì)主要是通過(guò)金屬以及有機(jī)基團(tuán)反應(yīng)，得出具體的化合物。倘若金屬和碳間出現(xiàn)硫、氮等原子，所形成的化合物便不屬于是金屬化合物。除此之外，金屬有機(jī)化學(xué)和無(wú)機(jī)化學(xué)之間存在一些聯(lián)系，如金屬離子有機(jī)化合物化學(xué)反應(yīng)等。該類化合物在很多領(lǐng)域中均得到了應(yīng)用，發(fā)展前景十分廣闊。

2.2 金屬有機(jī)化學(xué)現(xiàn)階段發(fā)展情況

到了1951年，金屬有機(jī)化學(xué)發(fā)展速度更快，借助于無(wú)機(jī)鹽和環(huán)戊二烯進(jìn)行反應(yīng)，最終得到的產(chǎn)物為二戊鐵，經(jīng)過(guò)研究發(fā)現(xiàn)其自身結(jié)果為夾心式結(jié)構(gòu)。在2012年，在北京科技展覽會(huì)上展示了水文切割技術(shù)，該項(xiàng)技術(shù)在當(dāng)時(shí)全世界范圍了引起了巨大反響?，F(xiàn)階段，科技發(fā)展取得了很多新成果，這也讓有機(jī)化學(xué)應(yīng)用過(guò)程變得更加完善。部分研究人員通過(guò)不斷研究，發(fā)表了很多新的理論，如金屬絡(luò)合物理論等?？偟膩?lái)說(shuō)，工業(yè)領(lǐng)域?qū)τ诮饘倩衔镆蠛芨?，這也讓工業(yè)中的金屬有機(jī)化學(xué)發(fā)展更加豐富，理論和應(yīng)用愈發(fā)活躍。截至目前，已經(jīng)有十幾位金屬有機(jī)物化學(xué)科學(xué)家獲得諾貝爾獎(jiǎng)，促使該項(xiàng)技術(shù)在工業(yè)生產(chǎn)和科研領(lǐng)域中得到了廣泛應(yīng)用[2]。

2.3 金屬有機(jī)物的后續(xù)發(fā)展前景

自從進(jìn)入21世紀(jì)，人們的環(huán)保意識(shí)逐步提升，環(huán)境保護(hù)也成為了一種新興產(chǎn)業(yè)。其中，工業(yè)發(fā)展中會(huì)出現(xiàn)大量消耗，這些生產(chǎn)容易對(duì)環(huán)境帶來(lái)嚴(yán)重污染。受有機(jī)物催化高選擇性影響，讓金屬有機(jī)化學(xué)在環(huán)保領(lǐng)域中可以發(fā)揮重要作用，這也是綠色化學(xué)的基本前提條件?，F(xiàn)階段，很多企業(yè)開始在環(huán)保產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域進(jìn)行投資，如：阿里巴巴、微軟等。正是由于社會(huì)的發(fā)展，人們對(duì)環(huán)保材料要求大幅提升，促使金屬有機(jī)化合物在電子材料等制作中得到了廣泛應(yīng)用。需要注意的是，金屬有機(jī)化學(xué)本身對(duì)材料的革命，是目前各個(gè)國(guó)家重點(diǎn)研究的內(nèi)容之一，這也充分證明了金屬有機(jī)化學(xué)具備十分廣闊的應(yīng)用前景。

3 金屬有機(jī)化學(xué)的具體應(yīng)用

3.1 金屬有機(jī)化學(xué)在工業(yè)領(lǐng)域中的應(yīng)用

在現(xiàn)階段工業(yè)領(lǐng)域之中，金屬有機(jī)化學(xué)的應(yīng)用已經(jīng)得到普及。其中，金屬有機(jī)化合物中最為常見(jiàn)的就是碳-金屬鍵，最為世界上最輕的金屬，能夠?yàn)楣I(yè)發(fā)展起到十分重要的作用。例如應(yīng)用航空航天設(shè)備中的金屬以及化學(xué)行業(yè)中的金屬有機(jī)物催化劑中，均含有金屬有機(jī)化學(xué)產(chǎn)品。又如金屬有機(jī)化合物在石油化工以及提煉化工等催化劑應(yīng)用同樣能夠發(fā)揮出良好作用，可以最大限度地提升工業(yè)技術(shù)水準(zhǔn)?，F(xiàn)階段，我國(guó)已經(jīng)加入到英國(guó)開展的碳金屬研究行列之中。通過(guò)八羰基合二鈷催化作用應(yīng)用，保證氫甲?；?，最后生成丁醛，此時(shí)，人們便可以將醇醛縮合法進(jìn)行替代，保證乙醛的有效處理[3]。

3.2 金屬有機(jī)化學(xué)在醫(yī)藥領(lǐng)域中的應(yīng)用

為了更好地維護(hù)醫(yī)療衛(wèi)生行業(yè)發(fā)展，全世界各個(gè)國(guó)家均開展了深入性的醫(yī)療研究工作。從醫(yī)藥產(chǎn)品角度來(lái)說(shuō)，美國(guó)和日本等國(guó)家生產(chǎn)的醫(yī)療產(chǎn)品占據(jù)了大部分的市場(chǎng)，其中，美國(guó)的醫(yī)療衛(wèi)生產(chǎn)品更加明顯，其中便應(yīng)用到了金屬有機(jī)化學(xué)。我國(guó)想要在如此激烈的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)中獲得更多優(yōu)勢(shì)，需要盡可能加強(qiáng)金屬有機(jī)化學(xué)在醫(yī)藥領(lǐng)域中的應(yīng)用，帶動(dòng)醫(yī)藥行業(yè)的迅速發(fā)展。例如有機(jī)銻化合物和有機(jī)貢化合物等均可以充當(dāng)醫(yī)藥產(chǎn)品，用于治療吸血蟲病和梅毒等疾病。除此之外，通過(guò)金屬有機(jī)化學(xué)物應(yīng)用，也可以對(duì)新的抗癌藥物進(jìn)行開發(fā)。例如紅藥水中含有部分有機(jī)汞，應(yīng)用時(shí)，醋酸苯汞以及汞溴紅中有2%的水溶液為紅藥水，醋酸苯汞以及汞溴紅等也可以發(fā)揮出防腐和消毒作用。

3.3 金屬有機(jī)化學(xué)在能源領(lǐng)域中的應(yīng)用

石油和煤炭時(shí)國(guó)家發(fā)展中必不可少的能源物質(zhì)，該類資源屬于是不可再生資源，儲(chǔ)備量越來(lái)越少。另外，能源在國(guó)防、軍事等方面同樣具備積極意義。通過(guò)對(duì)金屬有機(jī)化學(xué)的研究，能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)可再生清潔能源的轉(zhuǎn)換，保證各個(gè)行業(yè)的能源供應(yīng)。例如在太陽(yáng)能應(yīng)用時(shí)，可以通過(guò)金屬有機(jī)化合物應(yīng)用提升開發(fā)能力。氫氣作為清潔能源，在未來(lái)應(yīng)用也會(huì)更加廣泛，再加上氫氣自身清潔性特點(diǎn)，可以實(shí)現(xiàn)模仿生物功能的人工固氮技術(shù)。該類內(nèi)容屬于是金屬有機(jī)化學(xué)范疇，通過(guò)該類設(shè)計(jì)，氫氣也能得到全面應(yīng)用。相比之下，金屬有機(jī)化學(xué)自身特殊性十分明顯，能夠在能源領(lǐng)域中得到充分應(yīng)用，帶動(dòng)能源行業(yè)的全面發(fā)展，如航天領(lǐng)域中的二戊鐵，該類物質(zhì)可以充當(dāng)節(jié)能添加劑，在降低能源消耗量同時(shí)，緩解環(huán)境污染。

3.4 金屬有機(jī)化學(xué)在新材料領(lǐng)域中的應(yīng)用

金屬有機(jī)化學(xué)在新材料中同樣得到了廣泛應(yīng)用，實(shí)際發(fā)展之中，新型金屬膜屬于是金屬有機(jī)化學(xué)在該領(lǐng)域中的應(yīng)用代表之一。新型金屬膜在使用時(shí)，可以將傳統(tǒng)生產(chǎn)工藝中的缺陷克服，保持質(zhì)地均勻，不存在任何氣泡問(wèn)題，之所以能夠達(dá)到該效果，金屬化合物參與必不可少。從金屬有機(jī)化學(xué)物應(yīng)用中能夠看出，具備高耐熱性和高蒸汽壓等特性，在實(shí)際制備時(shí)，可以與生產(chǎn)工藝更好的相適應(yīng)。除了新型金屬膜之外，納米材料植被也需要借助于金屬化合物參與其中，強(qiáng)化納米材料的選擇性和可抗性等優(yōu)勢(shì)。在后續(xù)納米材料植被上，金屬有機(jī)化合物對(duì)反應(yīng)的控制能力很強(qiáng)，能夠在有機(jī)物中溶解，反應(yīng)選擇性也較強(qiáng)。另外，金屬有機(jī)化合物還能充當(dāng)光學(xué)材料以及無(wú)機(jī)材料等的催化劑，讓材料開發(fā)的經(jīng)濟(jì)性和質(zhì)量處于較高狀態(tài)，真正做到材料研發(fā)效果的控制[4]。

3.5 金屬有機(jī)化學(xué)在環(huán)保領(lǐng)域中的應(yīng)用

金屬有機(jī)化學(xué)在環(huán)保方面的應(yīng)用也引起了人們的高度關(guān)注，最初金屬有機(jī)化學(xué)主要應(yīng)用于綠色化學(xué)領(lǐng)域，對(duì)整個(gè)化學(xué)反應(yīng)成本進(jìn)行控制，保證反應(yīng)的全面發(fā)展。在新時(shí)期之中，綠色化學(xué)研究依舊處于熱點(diǎn)內(nèi)容范疇，不但能夠預(yù)防污染，更不會(huì)產(chǎn)生新的污染物。環(huán)境保護(hù)和環(huán)境污染預(yù)防屬于是未來(lái)金屬有機(jī)化學(xué)研究的重點(diǎn)內(nèi)容之一，如金屬—有機(jī)配位聚合物在應(yīng)用時(shí)，能夠避免環(huán)境污染問(wèn)題出現(xiàn)。金屬有機(jī)化合物在氣體吸附以及分離等方面，均能產(chǎn)生較強(qiáng)的應(yīng)用價(jià)值，實(shí)現(xiàn)對(duì)反應(yīng)體系中pH值、溫度、濃度等因素調(diào)節(jié)，強(qiáng)化環(huán)境保護(hù)力度。從這里也能夠看出，二戊鐵能夠充當(dāng)節(jié)能添加劑，降低工業(yè)生產(chǎn)中固液氣體燃料消耗量。實(shí)際應(yīng)用時(shí)，還能保證燃燒所產(chǎn)生的氣體煙霧被徹底清除，將更好的環(huán)保效果呈現(xiàn)出來(lái)[5]。

4 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，金屬有機(jī)化學(xué)屬于是新型邊緣學(xué)科內(nèi)容，隨著研究的逐步深入，實(shí)際應(yīng)用范圍也在不斷擴(kuò)大。金屬有機(jī)化學(xué)屬于是化學(xué)學(xué)科的分支內(nèi)容，能夠在國(guó)家發(fā)展過(guò)程中展示出良好作用，尤其是在國(guó)防、醫(yī)療等方面，作用發(fā)揮極為明顯。隨著生產(chǎn)能力的提升，科研工作深入度有所增加，從而為工業(yè)化和社會(huì)生產(chǎn)力提升創(chuàng)造了更多條件。