Элементоорганические соединения

Органические производные большинства элементов в природе не встречаются, за исключением некоторых органических соединений фосфора, участвующих в биологических процессах, а также небольшого числа соединений мышьяка и кобальта (например, связь кобальт-углерод содержит молекула витамина В12).

Первые элементоорганические соединения установленной структуры – органические производные цинка, ртути, бора, олова, фосфора, мышьяка, свинца, сурьмы, висмута, алюминия, кремния – были синтезированы в первой половине ХIX в.

Развитие экспериментальной и промышленной синтетической химии связано с открытием органических производных магния (французские химики В.Гриньяр, П.Сабатье, Нобелевская премия, 1912 г.). Получен препарат сальварсан (мышьякорганическое соединение) для лечения сифилиса (немецкий врач П.Эрлих, Нобелевская премия, 1908 г.); предложен тетраэтилсвинец в качестве антидетонатора машинного топлива (американский химик Т.Мидгли, 1922 г.).

В начале ХX в. в Казани (А.Е.Арбузов) и Германии (немецкий химик А.Михаэлис) начала развиваться химия фосфорорганических соединений. С открытием ферроцена (первого металлоорганического соединения «сэндвичевой» структуры) сформировалась научная дисциплина – химия элементоорганических соединений, которая изучает новые полиэдрические структуры и многоцентровые многоэлектронные связи, отличающие элементоорганические соединения от классических органических и неорганических веществ.

В научных центрах Москвы, Ленинграда, Иркутска, Киева были развернуты работы в области химии органических соединений фосфора, кремния, железа и других металлов. Под руководством А.Н.Несмеянова создан первый в мире институт элементоорганических соединений Академии наук СССР (Москва, 1954 г.).

Одно из современных направлений химии элементоорганических соединений – создание молекул с кратными связями элемент-углерод и элемент-элемент элементоалкенов и -алкинов (элементоорганические аналоги этилена и ацетилена). Разработаны методы синтеза и принципы стабилизации молекул с двойной и тройной связью углерод-фосфор, двойной связью фосфор-фосфор, двойной и тройной связями кремний-кремний.

В второй половине ХX в. в Татарстане интенсивно развивались исследования в области экспериментальной и теоретической фосфорорганической (А.Е. и Б.А. Арбузовы, А.Н.Пудовик), мышьякорганической (Г.Х.Камай) химии, органических мономерных и полимерных производных кремния (органосилоксаны); начато промышленное производство полисилоксанов на заводе синтетического каучука имени С.М.Кирова.

В 1970–1990-е гг. изучены фосфоркремний- и фосфороловоорганические соединения нового типа (Э.А.Ишмаева, Г.А.Кутырев, Р.А.Черкасов совместно с учеными Москвы и Иркутска). Исследования взаимосвязи между структурой и свойствами элементоорганических соединений позволили оценивать на количественном уровне и предсказывать их химические свойства (В.И.Галкин, Р.А. и А.Р. Черкасовы). Получили развитие исследования в области металлоорганической химии (О.Г.Синяшин, Ю.Г.Будникова, А.А.Карасик). Синтезированы новые типы металло- и металлофосфорорганических соединений, изучены их свойства, показана возможность использования в качестве катализаторов химических процессов.

Металлокомплексный катализ применяется в промышленных технологиях очистки углеводородного сырья от сернистых соединений (А.М.Мазгаров с сотрудниками), технологиях производства синтетических каучуков (СКЭПТ, СКИ-3, СКДН, СКДЛ), альфа-олефинов, полипропилена, этилена высокой и низкой плотности (Волжский научно-исследовательский институт углеводородного сырья, Акционерное общество «Нижнекамскнефтехим», «Казаньоргсинтез» и др.).

Исследованиями в области элементоорганических соединений занимаются в Казанском университете, институте органической и физической химии Казанского научного центра Российской академии наук, Казанском технологическом университете.

Элементоорганические соединения: Интеграция химии на современном этапе // Соросовский образовательный журнал. 1997. № 5.

Эрншо А. Химия элементов: В 2 томах. Москва, 2008.

Эльшенбройх К. Металлоорганическая химия. Москва, 2011.

Автор – Р.А.Черкасов