金属有机化学的发展及应用浅析

刘雨晴

摘   要：金属有机化学作为一个前沿学科，在实际发展过程中赢得了广泛关注，打破了有机化学和无机化学之间的界限，同时融合了多种不同的学科，成为化学的前沿领域之一。针对金属有机化学进行全面的研究，首先简单了解金属有机化学的主要内容，其次从金属有机化学以及有机化合物入手分析其当前发展现状，最后详细研究这种技术在工业、医药、能源、新材料、环保、农业等方面的应用情况。

关键词：金属有机化学;金属有机物;科研工作;农业应用

金属有机化学在不断发展进步的过程中，应用领域也随之扩张，在推动科技发展上具有重要的意义。金属有机化学可以分为过渡金属有机化学和稀土金属有机化学，前者在抗癌、杀菌方面有着广泛应用，后者因其独特的结构和催化性质，得到了各界重视。有效加强金属有机化学的研究，对有机反应规律进行深层次的探索，可以更好地促进新反应、新合成的实现，因此，需要加强对金属有机反应的机理研究。

1    金属有机化学的主要内容

金属有机化学主要的研究内容是一种含有碳-金属键的化学，作为有机化学、无机化学的交叉学科，在实际应用中和石油化学工业、制药工业、材料科学等内容有着密切联系。金属有机化学在实际发展过程中逐渐和理论化学、合成化学、催化结构化学、生物无机化学、高分子化学结合在一起。现如今，金属有机化学可以分为两个方面：过渡金属有机化学和稀土金属有机化学。

目前，过渡金属有机化学的研究人员较多、发展速度较快，其本身是由多学科交叉渗透而成的分支学科，和催化学科之间的关系最为密切，二者的融合不仅能够创造出活性较高、选择性较强的新型催化剂，还可以用作多种特殊性能高分子材料，最为主要的是一些过渡金属有机物本身就是非常有效的抗癌药物、杀菌剂、抗生素等药物。稀土金属有机化学也是当前的研究热点，稀土资源本身就较为稀缺，在实际发展过程中，可以用于荧光、催化等工作[1]。中国稀土资源非常丰富，因此加强对稀土金属有机化学的研究可以推动稀土金属有机化学物质的制备。比如合成中性稀土有机氢化物就是利用稀土催化剂生产而成的。目前，金属有机化学主要应用在医疗、农业、工业3个方面。随着研究的不断深入，未来金属有机化学还会逐步应用在新材料、环保、能源等方面，更好地解决新问题，带动国家各行业全面发展。让金属有机化学在各领域中都能够得到广泛应用，可以从根本上克服传统行业领域在实际生产发展过程中存在的缺陷。

2    金属有机化学以及有机化合物的发展现状

金属有机化学在实际应用过程中具有重要作用，拥有着广泛的应用背景，但从目前来看，国家关于金属有机化学的研究还有待进一步提高，想要更好地应用金属有机化学，就要对其发展及应用展开全面分析。在实际发展过程中，金属有机化合物是金属有机化学的重要组成部分，从实际发展情况来看，被发现最多的是碳-金属键，至今依然有很多金属元素没有合成相应的金属有机化合物，因此还需要对合成方法进行进一步的研究和探索。

随着研究的不断深入，未来还会有很多特殊性能的金属有机化合物被发现，比如，戊金属催化剂是烯烃聚合反应的新型催化剂，现阶段，又發现了二戊铁可作燃烧催化剂。金属有机化学最初主要应用在绿色化学中，保证反应原子的经济性和高选择性。新时期，金属有机化合物作为光学材料、电子材料和医药材料在多个行业领域中得到了广泛应用，也是目前正在开发的领域。未来，金属有机化学将会得到更加广泛的应用，将研究理论转化为生产力，推动行业得到真正的发展[2]。

3    金属有机化学在各领域中的应用情况

3.1  金属有机化学在工业领域中的应用

金属有机化学在工业领域中的应用已经是常态，现如今大部分金属有机化合物中最常见的就是碳-金属键，作为世界上最轻的金属，在工业发展过程中具有至关重要的作用，比如，应用在航空航天设备中的金属以及化工行业中的金属有机物催化剂中含有非常重要的金属有机化学产品。目前，中国关于金属有机化学在工业领域中的应用方面的研究还处于初级发展阶段，在实际发展过程中，还需要进行深层次的研究分析，以保证工业领域得到更好的发展，又比如，金属有机化合物在石油化工、高分子化工、提炼化工等催化剂方面都有着广泛应用，可以让工业技术水平得到大幅度提高。目前，中国已经积极投入到了英国开展的碳金属研究工作中。在八羰基合二钴的催化下，氢甲酰化会进一步生成丁醛，在此基础上，就可以有效代替醇醛缩合法对乙醛进行处理[3]。

3.2  金属有机化学在医药领域中的应用

医疗卫生行业的稳定发展，关系到一个国家、社会的安定，目前，世界各国都在积极开展医疗研究。从医药产品世界市场发展上看，美、日生产的医疗产品基本占据了全部的市场领域，尤其是美国的医疗卫生产品。美国的医疗卫生行业广泛应用了金属有机化学。中国想要在激烈的国际竞争中拥有一席之地，就要加强金属有机化学在医药领域中的应用，推动医药行业得到进一步发展，比如，有机锑化合物、有机汞化合物、有机砷化合物都可以作为医药产品，分别用于治疗血吸虫病和黑执病、梅毒等。不仅如此，利用金属有机化合物开发抗癌性药物也是当前的研究重点，需要得到进一步发展，比如，红药水中就包含了有机汞药物，在实际应用过程中，醋酸苯汞或者汞溴红的2%水溶液就是红药水，而醋酸苯汞和汞溴红本身可以分别作为防腐剂和消毒剂应用。

3.3  金属有机化学在能源领域中的应用

石油、煤炭都是国家发展过程中非常重要的资源，但不可再生资源在实际发展过程中日渐减少。能源在国防、军事、生产、生活等方面都必不可少。加强对金属有机化学的研究，可以让可再生清洁能源的吸收效率、转换效率、储能水平得到进一步的提高[4]。以太阳能为例，在实际应用过程中，可以借助金属有机化合物提高开发水平。除此之外，氢气作为新型清洁能源，是未来应用较为广泛的能源之一，利用氢气本身无污染、高效率等特点，可以实现模仿生物功能的人工固氮技术。这本身就属于金属有机化学范畴，借助有关知识，可以让氢气得到更好的应用。金属有机化学本身的特殊性，让其可以在能源领域中得到广泛应用，以此推动能源行业得到进一步发展，比如在航天工业中应用二戊铁，将其作为节能添加剂使用，可以有效减少能源的应用，根据实际统计情况，至少可以节约10%的能源。

3.4  金属有机化学在新材料领域中的应用

金属有机化学在新材料中的应用也不能忽视，是当前的研究热点之一，在实际发展过程中，新型金属膜是金属有机化学在新材料领域的应用中最具代表的一种。新型金属膜克服了传统生产工艺中的缺点，质地均匀、没有气泡，因此得到了广泛应用，这离不开金属有机化合物的参与，金属有机化合物具有高耐热性、高蒸汽压等特点，在制备过程中，可以更好地适应生产工艺。不仅是新型金属膜，纳米材料的制备也需要借助金属有机化合物的参与，以此强化纳米材料的可抗性、选择性等特点。在制备纳米材料的过程中，金属有机化合物对反应的可控性较强，可以轻易溶解于有机溶剂中，具有较强的反应选择性。此外，金属有机化合物可以作为电子材料、光学材料、无机材料的催化剂，保证材料开发的经济性、质量水平和实际功能，以此达到材料研发的根本目的。

3.5  金属有机化学在环保领域中的应用

金属有机化学在环保方面的应用也逐渐引起人们的重视，最初的金属有机化学就是应用在绿色化学中，以降低化学反应成本，确保反应得到全面的发展。新时期，绿色化学的研究热度不断提高，在远离积极性的同时，预防污染、减少毒副产物等方面的研究也在逐渐增加。环境保护、环境污染预防将会是未来金屬有机化学的研究重点目标之一，比如金属-有机配位聚合物（MOCPs）在实际应用中，就可以有效减少环境污染;金属有机化合物在气体的吸附与分离、离子交换、荧光传感、非均相催化等许多方面具有潜在的应用价值，可以有效调节反应体系的pH、温度、浓度、溶剂体系等因素，应用在一些高污染化学工业中，可以减少环境污染，加强环境保护。由上可知，二戊铁可以用作节能添加剂，减少航天工业所需要的固液气体燃料用量，在实际应用中，还能够对燃烧产生的气体烟雾进行清除，以起到良好的环保效果。

3.6  金属有机化学在农业领域中的应用

金属有机化学在农业领域中也有着广泛的应用，尤其是在发达国家中，利用金属有机化学制作农药和化肥。常见的金属有机化学产品包括有机磷、有机汞、有机化肥等。比如代森锌、西力生和赛力散等，都是非常常见的金属有机化学在农业中应用的代表。以代森锌为例，在实际应用中，可以用于防治小麦锈病、马铃薯晚疫病、黄瓜霜病等各种农作物病害问题，这些产物在实际应用过程中具有高效率、低副作用、施用广泛等特性。其中，有机汞和有机化肥等药物常用于除草，有机磷常用作杀虫剂，如美国、以色列、澳大利亚等国家利用飞机进行洒药和施肥，可以让农业工作效率得到进一步提高。相比较而言，中国农业受到多方面因素的影响，无法广泛应用这种方法，但可以在华北、东北等平原地区应用这种技术，在其他地区加大对金属有机化学的研究，以研发出适合地势、人口的施肥洒药技术，并且开发出更符合当地种植情况的金属有机化学农业产品。

4    结语

金属有机化学是一门新兴边缘学科，随着研究的不断深入，在实际应用中的范围扩大，应用市场也会逐步扩大。作为化学的分支，金属有机化学在国家发展过程中具有非常重要的作用，尤其是在能源、国防、医疗、环保等方面，这项技术具有重要的发展作用。随着生产力不断提高，科研工作也得到了全面发展，社会生产、工业化水平得到提高，生产力得到真正的提高和解放。

[参考文献]

[1]何钦为.浅析金属有机化学的发展及应用[J].科技展望，2016，26（32）：116.

[2]赞青公.金属有机化学的发展及应用研究[J].西部皮革，2016，38（12）：10.

[3]张丹琪.关于金属有机化学的发展及应用[J].信息化建设，2016（4）：328.

[4]郭  云.无机化学和有机化学的桥梁—金属有机化学[J].化工管理，2016（4）：107.