有机铊化学是研究含碳-铊键化合物的化学分支。由于它在自然界含量稀少、分布分散且毒性特别大,故没有同族的硼和铝研究的广泛而深入。在有铊化合物中,铊可以以+1或+3氧化态的形式出现。三烃基铊和同族的三烃基铟不同,因TlX3不稳定而不由三卤化铊直接合成,需要利用二烃基卤化铊:甲基锂与碘化亚铊和碘甲烷的反应,可以用来制备三甲基铊:该反应的机理尚有争议。三烃基铊可以被氢卤酸或羧酸的水溶液分解:三乙酸铊可以直接和芳烃反应,反应通过亲电取代历程进行:三(三氟乙酸)铊亦可完成此反应。一价的烃基铊通常不稳定,容易发生歧化反应:但环戊二烯基铊(C5H5Tl)却相当稳定,它可以在水溶液中制备出来:C5H5Tl易与卤化物或卤代烃反应,形成其它环戊二烯化合物。环戊二烯基铊具有较高的稳定性,但含有取代基的环戊二烯基铊的稳定性却较差。
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