A fémorganikus kémia a Zeise só 1827-ben történt felfedezése óta, hasonlóan a kémia számos más területéhez, hatalmas fejlôdésen ment keresztül. A mai korszerû szerkezetkutatási módszereknek alapvetô feladata a fém–szén kötés természetének mélyebb megismerése.

E kutatásokban igen jelentôs szerepet játszott és játszik ma is az infravörös és Raman-spektroszkópia, mint a molekulaszerkezeti vizsgálatok egyik leghatékonyabb módszere. A rezgési spektroszkópia (IR és Raman) egyedülálló kísérleti eredményeket szolgáltat a kötési erôállandók számításához. A számított nyújtási erôállandók a kémiai kötés erôsségére legjellemzôbb adatok.

A vegyületek reaktivitása, stabilitása és szerkezete jelentôs mértékben függ a fém–szén kötés erôsségétôl és természetétôl. A kvantumkémiai elméletek fejlôdésével pedig manapság lehetôvé vált az erôsen korrelált átmenetifémek elméleti számítása is.

A fém–szén kötés általában a különbözô vonzó (pályaátfedés, töltésátvitel, van der Waals erôk stb.) és a fématom vegyérték s, valamint a ligandum betöltött pályái között fellépô torzító kölcsönhatások érzékeny egyensúlya. A kötésmechanizmusok változatossága teszik a fémorganikus vegyületeket már önmagukban is izgalmassá. Ezen túlmenôen azonban a fémorganikus vegyületeknek a gyakorlati jelentôségük sem elhanyagolható, ugyanis igen fontos katalizátorok, szintetikus szerves kémiai prekurzorok és sokszor fontos biokémiai és heterogén katalitikus reakciótermékek modelljeként is használhatók.

A kvantumkémiai módszerekkel igen megbízható, a kísérleti adatokkal jól megegyezô eredményeket kapunk a fémorganikus vegyületek egyensúlyi geometriájára, a kötési energiákra, a normálrezgésekre és az infravörös intenzitásokra.

Több mint kétszáz fémorganikus alapvegyület és stabilis izotópokkal (²H, ¹³C, ¹⁵N, ³⁵C1, ³⁷Cl stb.) felvett származékaik kísérleti spektroszkópiai vizsgálatát végeztük el. Munkánk során a fém–szén kötés természetével szorosan összefüggô szerkezeti kémiai szempontból érdekes jelenséget (pl. fluxionalitás, gátolt és szabad belsô forgás, konformáció változás stb.) tapasztaltunk [1–2]. Ezekbôl szeretnék néhányat bemutatni.

Oktaéderes szerkezetû fém-pentakarbonilok fluxionalitása miatt a kísérleti színképek csak a C_4v/P₅ kettôs pontcsoport alapján értelmezhetôk. Ennek a jelenségnek általános érvényességét számos fém-pentakarbonilra igazoltuk [3].

Igazoltuk, hogy a p-komplexek fém–szén kötése nem értelmezhetô a klasszikus rezgéselmélet alapján. Ezekre a molekulákra (etilén- és ciklopentadienil-komplexek) egy speciális modellt dolgoztunk ki, mely lehetôvé teszi ezen vegyületek fém–szén kötésének egységes tárgyalását [4–7].

A felületi képzôdmények szerkezetének meghatározására szolgáló kísérleti módszerek gyakran nem adnak teljes és egyértelmü eredményeket. Sikerült igazolnunk, hogy a fémfelületek és az adszorbátum (pl. CO, C₂H₄) között létrejött kémiai kötés igen jól modellezhetô egy megfelelôen kiválasztott fémorganikus vegyülettel, ugyanakkor a „felületet" az elméleti számításokban kis (néhány fématomból álló) klaszterrel megbízhatóan lehet helyettesíteni [8].

Eredményeink jelentôs hazai és nemzetközi együttmüködés keretében születtek.

Fontosabb hivatkozások:

1. J. Mink, P. L. Goggin, Can. J. Chem., 69 (1991) 1857
2. J. Mink et al., J. Organometal Chem., 379 (1989) 337.; Pure and Appl. Chem., 61 (1989) 973
3. J. Mink, I. S. Butler et al., Inorg. Chem., (in press)
4. J. Mink, W. A. Herrmann et al., J. Amer. Chem. Soc., 113 (1991) 205
5. I. Pápai, J. Mink et al., J. Phys. Chem., 97 (1993) 9986
6. J. Mink, W. A. Herrmann et al., J. Amer. Chem. Soc., (in press)
7. I. Pápai, J. Mink, K. Nakamoto, J. Amer. Chem. Soc., (in press)
8. J. Mink, G. Keresztury, T. Szilágyi, P. Tétényi, J. Mol. Struct., 293 (1993) 283