11. Зпементоорганические соединения

11.1. ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА

Практически все элементы периодической системы (кроме инертных газов) способны образовывать связь с атомом углерода. Изучение углеродсодержащих соединений ряда элементов, так называемых органогенов — является неотъемлемой частью классической органической химии. Соединения же углерода с другими элементами занимают промежуточное положение между органическими и неорганическими и выделяются в отдельный класс — элементоорганические соединения.

По характеру связей «углерод — элемент» элементоорганические соединения делятся на две группы: производные непереходных и переходных элементов. Непереходные элементы образуют с атомом углерода типичные -связи за счет электронов внешней оболочки. Их внутренние оболочки содержат максимально возможное количество электронов (2, 8, 18) и участия в образовании связей не принимают.

Переходные элементы характеризуются наличием недостроенной предпоследней оболочки-d-орбитали, на которой располагается больше восьми, но меньше восемнадцати электронов.

У лантанидов и актинидов незаполненной оказывается третья снаружи оболочка--орбиталь; d- и -орбитали также могут участвовать в образовании связей. -Связи атома углерода с переходными элементами непрочные и поэтому соединения, образовавшиеся только за счет внешних электронов, неустойчивы. Особенно малоустойчивы соединения алифатического ряда. Производные ароматического ряда более стабильны.

Если же в образовании связей переходных элементов участвуют или -орбитали, соединения становятся достаточно прочными. Такие элементы как Со, и другие легко образуют устойчивые -комплексы за счет донорно-акцепторного и дативного взаимодействий.

В зависимости от электроотрицательности элемента (рис. 27) степень поляризации связи может быть различной.

Рис. 27. Шкала электроотрицательности некоторых элементов по Полингу,

Неметаллы — сера, фосфор, мышьяк и др. — более электроотрицательны, чем углерод, и электронная плотность смещена к элементу:

Типичные металлы ( и др.) менее электроотринательны — связь поляризуется в обратном направлении:

Некоторые неметаллы, например кремний, бор, образуют малополярную связь.

Поляризация связи определяет направление атаки нуклеофильных реагентов.

Между углеродсодержащими соединениями металлов и неметаллов нет резкой границы. Имеется, например, много общего между соединениями висмута и фосфора, олова и кремния, алюминия и бора. В то же время в химическом позеденпи ряда металлоорганических соединений можно наблюдать резкие отличия. Так, алкильные и арильные производные щелочных, щелочно-земельных металлов, бериллия, магния, цинка, алюминия намного реакционпоспособнее, чем соединения тяжелых металлов и легко разлагаются кислородом воздуха, водой, спиртами, аминами и другими нуклеофильными реагентами, содержащими подвижный атом водорода.