Loading AI tools
każdy związek nieorganiczny pochodzący od dowolnego silanu, w którym jeden atom wodoru został podstawiony grupą hydroksylową Z Wikipedii, wolnej encyklopedii
Silanole – grupa związków chemicznych zawierających ugrupowanie Si−O−H, analogiczne do grupy hydroksylowej C−O−H w alkoholach. Zalicza się do nich związki nieorganiczne o budowie Si
nH
2n+1OH oraz związki organiczne o budowie R
3SiOH (gdzie R – dowolna grupa organiczna), będące pochodnymi silanolu, H
3SiOH[1]. Organiczne silanole wykorzystuje się m.in. jako produkty przejściowe w chemii krzemoorganicznej i w mineralogii związków krzemu[2].
Ten artykuł należy dopracować |
Pierwszym laboratoryjnie wyizolowanym silanolem był trietylosilanol (Et
3SiOH), którego obecność odnotował w 1871 roku Albert Ladenburg. Otrzymał go poprzez hydrolizę związku o wzorze Et
3SiOEt, (gdzie −Et oznacza grupę etylową −C
2H
5)[3][4].
Silanole są zwykle syntetyzowane na drodze hydrolizy chlorowcosilanów (sililochlorowców), alkoksysilanów lub aminosilanów. Najpowszechniejszymi substratami w tego typu reakcjach są chlorosilany:
R
3Si−Cl + H
2O → R
3Si−OH + HCl
Hydroliza fluorosilanów wymaga zastosowania bardziej reaktywnych odczynników, np. zasad. Alkoksysilany (etery sililowe) o wzorze ogólnym R
3Si(OR') ulegają hydrolizie względnie wolno. W porównaniu z eterami sililowymi kwasy sililowe ulegają hydrolizie szybciej, z tą też korzyścią, że wydzielany w tych reakcjach kwas octowy jest mniej agresywny. Z tego powodu kwasy sililowe są zalecanymi odczynnikami do tego typu reakcji[5].
Alternatywny szlak otrzymywania silanoli wymaga utlenienia silanowodorków. Do tego celu stosuje się szeroki wachlarz utleniaczy, do których można zaliczyć:
W obecności katalizatorów silany ulegają hydrolizie według równania[5]:
R
3Si−H + H
2O → R
3Si−OH + H
2
Długość wiązania Si–O standardowo wynosi 1,65 Å[5]. W stanie stałym znaczący udział w stabilizacji struktur międzycząsteczkowych odgrywają wiązania wodorowe[6].
Zdecydowana większość silanolów posiada tylko jedną grupę hydroksylową, np. trimetylosilanol. Znanych jest jednak w tej rodzinie wiele związków polihydroksylowych takich jak silanodiole (np. difenylosilanodiol). W przypadku wielkocząsteczkowych substytuentów uzyskano też silanotriole[7].
Silanole są bardziej kwasowe od alkoholi. Trend ten jest paradoksalny, zważywszy że krzem jest o wiele mniej elektroujemny niż węgiel (odpowiednio ich liczby Paulinga wynoszą 1,90 oraz 2,55). Dla Et
3SiOH stała dysocjacji pKa na wartość szacowaną na 13,6. Dla porównania pKa alkoholu tert-butylowego wynosi 19. Tymczasem stała równowagowa pKa dla (3-ClC
6H
4)Si(CH
3)
2OH wynosi 11[5]. Ze względu na ich większą kwasowość, silanole mogą być w pełni zdeprotonowane w roztworze wodnym. W szczególności dotyczy to arylosilanolów. Sprzężone zasady silanoli dzieli się na silanoksydy oraz na silanolany. Pomimo opisanej rozbieżności w kwasowości alkoksydów i siloksydów, ich sprzężone zasady wykazują duże podobieństwo[5].
Silanole ulegają kondensacji z wytworzeniem disilooksanów:
2R
3SiOH → R
3Si−O−SiR
3 + H
2O
Przemiany chlorowcosilanów, kwasów sililowych, oraz eterów sililowych w silooksany zachodzić mogą przede wszystkim z wytworzeniem intermediatów w postaci silanoli
Proces koagulacji, pociągający za sobą przemiany związków takich jak np. Si(OEt)
4 w hydraty dwutlenku krzemu SiO
2, również powoduje powstanie intermediatów silanolowych.
Silanole występują nie tylko jako sztucznie otrzymywane związki chemiczne, są też wszechobecne na powierzchni krzemionki oraz powiązanymi z nią krzemianami. To dzięki ich obecności żel krzemionkowy posiada zdolność do absorpcji[8]. W chromatografii derywatyzacja zachodzi w obrębie dostępnych dla środowiska reakcyjnego grup silanolowych związanych z fazą stacjonarną poprzez grupy trimetylosililowe co odnotowane jest w literaturze jako endcapping. Organosilanole występują jako intermediaty w procesach przemysłowych takich jak wytwarzanie silikonów. Ponadto organosilanole występują jako metabolity podczas biodegradacji małopierścieniowych silikonów u ssaków.
Wiele silanodioli oraz silanotrioli przyczynia się do inhibicji enzymów hydrolitycznych takich jak termolizyna[9] oraz acetylocholinesteraza[10].
Z drugiej strony niektóre silanole znajdują zastosowanie w przemyśle spożywczym. Metylosilanotriol, MeSi(OH)
3 (MMST, tzw. „krzem organiczny”) jest pochodną kwasu krzemowego, do której wprowadzono grupę metylową[11]. Związek ten wykorzystuje się do suplementacji krzemu u ludzi. Zastosowanie metylosilanotriolu przeciwdziała polimeryzacji kwasu krzemowego do kwasu polikrzemowego o znacznie mniejszej przyswajalności. Przy obecności metylosilanotriolu możliwe jest osiągnięcie stężenia krzemu powyżej 0,1%, dzięki czemu suplementacja może być bardziej efektywna.
W sposób ścisłym nazwa „silanol” dotyczy związku chemicznego o wzorze H
3SiOH (CAS 14475-38-8). Związki o wzorze ogólnym SiH
4−n(OH)
n dla n ∈ {1,2,3,4} są wysoce niestabilne oraz przede wszystkim stanowiące przedmiot zainteresowania chemików teoretycznych w ramach badań podstawowych. Silanol poddany działaniu perhydrolu, zwany też czasem kwasem ortokrzemowym, jest często omawiany w tego typu badaniach, ale jak dotąd nie został dobrze scharakteryzowany.
Seamless Wikipedia browsing. On steroids.
Every time you click a link to Wikipedia, Wiktionary or Wikiquote in your browser's search results, it will show the modern Wikiwand interface.
Wikiwand extension is a five stars, simple, with minimum permission required to keep your browsing private, safe and transparent.