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1. Einleitung

Metalle in der Organischen Chemie

Was sind Metalle?

Periodisches System der Elemente

Eine klare Abgrenzung zwischen Metallen und Nichtmetallen läßt sich kaum begründen. Ein möglicher Versuch diese Grenze festzulegen, kann sich an der Elektronegativität der Elemente orientieren.[1] Alle Elmente mit kleinerer Elektronegativität als Kohlenstoff sind nach dieser Definition Metalle (Ausnahme: Wasserstoff).

Diese Abgrenzung führt zu sehr skurilen Resultaten. Im oben abgebildeten Periodischen System der Elemente sind alle Elemente, die nach dieser Festlegung Nichtmetalle sind, blau unterlegt. Die Konsequenz, z.B. Phosphor demnach als Metall bezeichnen zu müssen, ist durch das chemische Verhalten kaum zu begründen.

Eine klare Abgrenzung am chemischen Verhalten ist ebenfalls nur schwer möglich. Die gelb unterlegten Elemente zeigen jedoch meist nichtmetallisches Verhalten, so daß ich sie ebenfalls nicht zu den Metallen rechnen würde.

Die im Periodensystem rot unterlegten Elemente Magnesium, Mangan und Palladium habe ich in meinem Experimentalvortrag verwendet.

Wozu Metalle in der Organischen Chemie?

Metalle können in der Organischen Chemie verschiedene Funktionen besitzen:

Warum Metalle in der Organischen Chemie?

Viele der Produkte, die über "echte" metallorganische Verbindungen zugänglich sind, lassen sich auf anderem Weg nur schlecht oder gar nicht herstellen. Hier ist der Grund für den Einsatz metallorganischer Verbindungen offensichtlich. In anderen Fällen wären die Produkte aber auch auf anderen Wegen darstellbar. Aus welchen Gründen werden dennoch metallorganische Reagenzien eingesetzt?

Durch den Einsatz metallorganischer Verbindungen lassen sich oftmals Reaktionen selektiver durchführen als auf klassischem Weg. Es werden oft höhere Chemo- Regio- und Stereoselektivitäten erreicht. Viele der Reaktionen laufen auch effizienter ab. Es werden oft reinere Produkte erhalten, durch hohe Chemoselektivität sind weniger Schutzgruppen notwendig, Trennschritte entfallen, möglicherweise können Abfälle vermieden werden.

Entdeckungsgeschichte metallorganischer Verbindungen

Je nach verwendeter Metall-Definition lassen sich zwei Daten festmachen, an denen die erste metallorganische Verbindung hergestellt wurde. Folgt man der weitgefaßten Definition (s.o.), so wurde die erste metallorganische Verbindung 1840 von Wöhler in Göttingen synthetisiert: (C2H5)2Te.

Bevor Liebig in seinen Annalen der Chemie und Pharmacie den diesbezüglichen Artikel Wöhlers veröffentlichte, [2] schrieb er nochmal an Wöhler, um sich dessen ernsthafter Absicht zu versichern: "Dein Telluräthyl ist eine so unerwartete Entdeckung, daß ich mich anfänglich fragte, ob es nicht eine Mystifikation von Dir sei."

An Liebigs Zweifeln ist schon erkennbar, daß damals nicht mit der Existenz solcher Verbindungen gerechnet wurde. Die Eigenschaften dieses "Diethyltellurs" sind jedoch nicht typisch für eine metallorganische Verbindung. Seine Hydrolysebeständigkeit spricht eher dafür, die Verbindung als Analogon zu einem (Thio-) Ether zu betrachten.

Die erste Synthese einer typischen metallorganischen Verbindung gelang E. Frankland am 12.07.1849. Frankland arbeitete zu dieser Zeit als Gast in Bunsens Labor in Marburg. Er brachte in einem Bombenrohr Zink mit Iodmethan zur Reaktion:

2 CH3I + 2 Zn ->(CH3)2Zn + ZnI2
Beim Öffnen des Bombenrohres schoß eine Stichflamme hervor, das Dimethylzink verbrannte zu Zinkoxid, Wasser und Kohlendioxid. Frankland war sich aber nicht dieser Reaktion bewußt. Er meinte, daß es ihm bei diesem Experiment gelungen sei, freie Methylradikale hergestellt zu haben. [3][4]


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