有机硅化学(organosilicon compounds)主要研究有机硅化合物的性质及反应活性。有机硅化合物就是含有碳硅键的有机化合物。[1]
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和碳类似,有机硅也是四配位的四面体结构。在生物分子中,还没有找到含有碳硅键的化合物。[2]第一个有机硅化合物是在1863年由法国化学家查尔斯·傅里德尔(Friedel C)和美国化学家詹姆斯·克拉夫茨(Crafts J)共同发现。他们用四氯化硅和二乙基锌反应得到四乙基硅。简单的碳硅化合物——碳化硅则是无机化合物。
官能团
硅是许多官能团的成分,其中大部分的官能团类似于有机化合物。如双键规则所述,首要的例外是硅不常与其他元素形成多键。
硅醇是醇的类似物。它们通常通过氯硅烷类的水解制备:[3]
- R3SiCl + H2O → R3SiOH + HCl
一个较少用的方法是将氢硅烷氧化,这个过程需要金属催化剂:
- 2 R3SiH + O2 → 2 R3SiOH
许多硅醇已得到分离,包括(CH3)3SiOH和(C6H5)3SiOH。它们的酸性比所对应的醇大约高500倍。硅醇盐是硅醇的去质子化衍生物:[3]
- R3SiOH + NaOH → R3SiONa + H2O
硅醇通常失水成硅氧烷:
- 2 R3SiOH → R3Si-O-SiR3 + H2O
硅醚拥有Si-O-C键。它们通常由醇和氯硅烷类的反应制备:
- (CH3)3SiCl + ROH → (CH3)3Si-O-R + HCl
利用Si-F键的强度,氟试剂(如四正丁基氟化铵)可以用来脱除硅醚的保护:
- (CH3)3Si-O-R + F− + H2O → (CH3)3Si-F + H-O-R + OH−
有机氯硅烷是重要的化合物。它们主要用来制造上述的硅氧聚合物。尤为重要的氯硅烷有二甲基二氯硅烷(Me2SiCl2)、甲基三氯硅烷(MeSiCl3)和三甲基氯硅烷(Me3SiCl)。有商业应用的更特殊衍生物包括二氯甲基苯基硅烷、三氯(氯甲基)硅烷、三氯(二氯苯基)硅烷、三氯乙基硅烷,以及苯基三氯硅烷。
有机硅化合物被广泛用于有机合成,尽管跟其他方法相比,这个用途相对较少用。三甲基氯硅烷 Me3SiCl是主要的硅烷化剂。一个合成此类化合物的经典反应——Flood反应——是将六烷基二硅氧烷R3SiOSiR3、浓硫酸和卤化钠共热。[4]
硅氢键比C–H键较长(分别为148和105 pm),较弱 (分别为299和338 kJ/mol)。三乙基硅烷的化学式为Et3SiH。苯基硅烷为PhSiH3。母体化合物TSiH4称为甲硅烷。
有机硅化合物不像碳的同类化合物一样,没有大量双键。[6]硅烯(具有Si=C键的化合物)是实验室里的奇珍异品,如苯的硅类似物硅杂苯。1967年,Gusel'nikov和Flowers通过将二甲基硅杂环丁烷热裂解,为硅烯提供第一份证据。[7]第一个稳定的硅烯于1981年由Brook报告。[8][9]
硅唑,又称硅杂环戊二烯,是金属唑的一员。它们是环戊二烯的硅类似物,目前因为其电致发光和其他电子性质而受到学术关注。[11][12]硅唑的电子运输能力很强。它们具有如此低的LUMO,是因为反键σ硅轨道和丁二烯部分的反键π轨道进行着有利的互动。
参见
参考文献
外部链接
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