COMPOSTI METALLORGANICI

Si chiamano metallorganici o organometallici quei composti che presentano almeno un legame carbonio-metallo. Le caratteristiche di questo legame variano dalla totale alla solo parziale ionicità : ciò dipende in primo luogo dall’elettronegatività del metallo, ma anche dalle caratteristiche del residuo “carbonioso”. In ogni caso , proprio la natura del legame carbonio-metallo condiziona drammaticamente la reattività del composto.

L’energia di legame carbonio-metallo risente della qualità della sovrapposizione degli orbitali atomici di partenza : all’ aumentare del numero atomico del metallo, scendendo lungo lo stesso gruppo, possiamo aspettarci una diminuzione dell’energia di legame. Ciò si spiega con una dimensione maggiore dell’orbitale del metallo che va a sovrapporsi con quello del carbonio per dare il legame.

Nei composti litioalchilici , ad esempio, la sovrapposizione tra un orbitale di tipo s del Litio con un orbitale ibrido sp3 del carbonio non è molto efficace: il legame è piuttosto debole ed è alta la % di ionicità. La loro reattività è molto alta.

Tra i più diffusi organometalli figurano i reattivi di Grignard, di formula generale R-MgX , che in generale presentano una buona reattività, ma inferiore rispetto agli organometalli in cui compaiano legami ionici. L’atomo di carbonio legato al magnesio presenta una parziale carica negativa, questo grazie anche alla presenza dell’alogeno. Il risultato è un’elevata polarizzazione ed un diffuso utilizzo di tali composti in molte reazioni di sintesi, soprattutto dove ci sia in gioco un attacco nucleofilo a carbonili. La forte reattività con l’acqua, che dà vita al corrispondente idrocarburo, rende necessario un utilizzo in ambienti di reazione anidri.

Il metodo più comune per l’ottenimento di un composto metallorganico consiste nella reazione diretta tra il metallo e l’alogenuro organico; teniamo conto che la reattività dell’alogenuro cresce scendendo lungo il gruppo degli alogeni. Quindi anche nel caso della preparazione dei composti di Grignard potremo scrivere:

RX + Mg → RMgX  in solvente anidro (etere)

Particolarmente reattivi con il magnesio sono i bromuri e gli ioduri organici.

Molto più reattivi dei composti di Grignard sono i sodioalchili e, in generale, gli organometalli con i metalli alcalini. La reazione di questi con l’acqua è violenta, praticamente esplosiva:

RNa + H2O → RH + NaOH

La percentuale di carattere ionico del legame C-Na è vicina al 50 % , mentre per il legame C-Mg scendiamo intorno al 30-40 %

I composti organometallici hanno trovato ampio impiego in catalisi: si pensi alla polimerizzazione delle olefine che , grazie a Ziegler e Natta, ha portato allo sviluppo di diversi catalizzatori a partire da una combinazione di composti quali alchil-alluminio (trietilalluminio) in combinazione con TiCl3

Chimitutor -7 Settembre 2017