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有機金属化学において、シグマ結合メタセシスは、金属-配位子シグマ結合が何らかの試薬中のシグマ結合とメタセシス（部分の交換）を起こす化学反応である。この反応は、ルテチウム（III）メチル錯体と炭化水素（RH）の交換によって例示される： [ 1 ]
この反応性は、デュポン社の研究者であるパトリシア・ワトソンによって最初に観察された。[ 2 ]
この反応は主に、d 0配置を持つ金属錯体、例えば Sc(III)、Zr(IV)、Nb(V)、Ta(V) などの錯体で観察される。f 元素錯体も、f 電子の数に関わらず反応に関与する。この反応は環化付加によって進行すると考えられている。実際、反応速度は活性化エントロピーが非常に負の値であることから、秩序だった遷移状態を示唆している。酸化還元に適さない金属の場合、シグマ結合メタセシスが置換基を導入する経路を提供する。
炭化水素は通常反応性の低い基質であるのに対し、一部のシグマ結合メタセシスは容易に進行するため、この反応は大きな注目を集めた。しかしながら、この反応では官能基の導入が容易ではない。脱水素カップリング反応はシグマ結合メタセシスを介して進行すると考えられている。