organometaalkunde

Organometaalkunde is een tak van de scheikunde die zich bezighoudt met chemische verbindingen waarin een metaal- koolstofbinding voorkomt. In dergelijke verbindingen is een koolstofatoom van een organische groep direct gebonden aan een metaalatoom, wat kan leiden tot stabiele verbindingen of actieve intermediairen in reacties. De discipline bestrijkt verbindingen van zowel overgangsmetalen als hoofdgroepmetalen en omvat synthese, structuur, bonding en reactiviteit, evenals hun toepassingen als katalysator en reagentia in chemische processen.

Historisch gezien kwam de moderne organometaalkunde op gang met de studie van organomagnere reagentia (Grignard-reagentia) en de ontwikkeling van metaal-koolstofbinding als concept. Belangrijke doorbraken zijn onder meer de ontwikkeling van koolstof-koolstof koppelingen in de jaren zeventig tot negentig, zoals Suzuki–Miyaura, Negishi, Kumada, Stille en Heck reacties, vaak aangedreven door palladium- of nikkel-katalyse. Daarnaast heeft olefin metathese, ontwikkeld door Schrock en Grubbs, een grote invloed gehad op de organisatie van moleculaire bouwstenen, met katalysatoren gebaseerd op metaalcarbonen en -complexen.

Kernconcepten betreffen de aard van metaal-koolstofbinding, elektronentelling en de 18-elektronregel, evenals reagentsystemen en reactiviteitspatronen. Mechanismen in organometaalkunde ondersteunen vaak katalytische cycli met stappen als oxidatieve toevoeging, migratoire insertie, transmetallatie en reductieve eliminatie. Deze mechanismen maken organometaalkunde centraal in de ontwikkeling van efficiënte katalysatoren en intermediaire chemie.

Toepassingen omvatten skeletachtige synthese van complexe moleculen, farmaceutische en agrochemische productie, polymeer- en materialenwetenschappen, en diverse commerciële processen zoals cross-coupling, polymerisatie en C-H-activatie. De discipline blijft een drijvende kracht in zowel fundamenteel als toegepast chemisch onderzoek.