有機矽化學

有機矽化學（organosilicon compounds）主要研究有機矽化合物的性質及反應活性。有機矽化合物就是含有碳矽鍵的有機化合物。^[1]

有機矽化合物

和碳類似，有機矽也是四配位的四面體結構。在生物分子中，還沒有找到含有碳矽鍵的化合物。^[2]第一個有機矽化合物是在1863年由法國化學家查爾斯·傅里德爾（Friedel C）和美國化學家詹姆斯·克拉夫茨（Crafts J）共同發現。他們用四氯化矽和二乙基鋅反應得到四乙基矽。簡單的碳矽化合物——碳化矽則是無機化合物。

官能基

矽是許多官能基的成分，其中大部分的官能基類似於有機化合物。如雙鍵規則（英語：double bond rule）所述，首要的例外是矽不常與其他元素形成多鍵。

矽醇、矽醇鹽和矽氧烷

矽醇（英語：silanol）是醇的類似物。它們通常通過氯矽烷類的水解製備：^[3]

R₃SiCl + H₂O → R₃SiOH + HCl

一個較少用的方法是將氫矽烷氧化，這個過程需要金屬催化劑：

2 R₃SiH + O₂ → 2 R₃SiOH

許多矽醇已得到分離，包括(CH₃)₃SiOH和(C₆H₅)₃SiOH。它們的酸性比所對應的醇大約高500倍。矽醇鹽（英語：siloxide）是矽醇的去質子化衍生物：^[3]

R₃SiOH + NaOH → R₃SiONa + H₂O

矽醇通常失水成矽氧烷：

2 R₃SiOH → R₃Si-O-SiR₃ + H₂O

由重複的矽氧烷連接而成的聚合物稱為矽氧聚合物。含有Si=O雙鍵的化合物稱為矽酮，它們極度不穩定。

矽醚

矽醚擁有Si-O-C鍵。它們通常由醇和氯矽烷類的反應製備：

(CH₃)₃SiCl + ROH → (CH₃)₃Si-O-R + HCl

矽醚被廣泛用於醇的保護基。

利用Si-F鍵的強度，氟試劑（如四正丁基氟化銨）可以用來脫除矽醚的保護：

(CH₃)₃Si-O-R + F⁻ + H₂O → (CH₃)₃Si-F + H-O-R + OH⁻

氯矽烷類

有機氯矽烷是重要的化合物。它們主要用來製造上述的矽氧聚合物。尤為重要的氯矽烷有二甲基二氯矽烷（Me₂SiCl₂）、甲基三氯矽烷（MeSiCl₃）和三甲基氯矽烷（Me₃SiCl）。有商業應用的更特殊衍生物包括二氯甲基苯基矽烷、三氯(氯甲基)矽烷、三氯(二氯苯基)矽烷、三氯乙基矽烷，以及苯基三氯矽烷。

有機矽化合物被廣泛用於有機合成，儘管跟其他方法相比，這個用途相對較少用。三甲基氯矽烷 Me₃SiCl是主要的矽烷化劑。一個合成此類化合物的經典反應——Flood反應——是將六烷基二矽氧烷R₃SiOSiR₃、濃硫酸和鹵化鈉共熱。^[4]

氫矽烷

三(三甲基甲矽烷基)矽烷（英語：tris(trimethylsilyl)silane)）是一個得到大量研究的氫矽烷。^[5]

矽氫鍵比C–H鍵較長（分別為148和105 pm），較弱 (分別為299和338 kJ/mol)。三乙基矽烷的化學式為Et₃SiH。苯基矽烷為PhSiH₃。母體化合物TSiH₄稱為甲矽烷。

矽烯

有機矽化合物不像碳的同類化合物一樣，沒有大量雙鍵。^[6]矽烯（具有Si=C鍵的化合物）是實驗室里的奇珍異品，如苯的矽類似物矽雜苯。1967年，Gusel'nikov和Flowers通過將二甲基矽雜環丁烷熱裂解，為矽烯提供第一份證據。^[7]第一個穩定的矽烯於1981年由Brook報告。^[8][9]

二矽烯有Si=Si雙鍵。二矽炔（英語：disilyne）是炔烴的矽類似物。第一個矽炔（具有矽碳三鍵的化合物）於2010年報告。^[10]

矽唑

矽唑的化學結構

矽唑，又稱矽雜環戊二烯，是金屬唑的一員。它們是環戊二烯的矽類似物，目前因為其電致發光和其他電子性質而受到學術關注。^[11][12]矽唑的電子運輸能力很強。它們具有如此低的LUMO，是因為反鍵σ矽軌態和丁二烯部分的反鍵π軌態進行着有利的互動。

參見

• 配合物
• 金屬有機化學

參考文獻

1. Silicon in Organic Synthesis Colvin, E. Butterworth: London 1981
2. Organosilicon Chemistry S. Pawlenko Walter de Gruyter New York 1986
3. Paul D. Lickiss "The Synthesis and Structure of Organosilanols" Advances in Inorganic Chemistry Volume 42, 1995, Pages 147–262. doi:10.1016/S0898-8838(08)60053-7
4. Preparation of Triethylsilicon Halides E. A. Flood J. Am. Chem. Soc.; 1933; 55(4) pp 1735–1736; doi:10.1021/ja01331a504
5. Chryssostomos Chatgilialoglu, Carla Ferreri, Yannick Landais, Vitaliy I. Timokhin. Thirty Years of (TMS)₃SiH: A Milestone in Radical-Based Synthetic Chemistry. Chemical Reviews. 2018, 118 (14): 6516–6572. PMID 29938502. S2CID 49413857. doi:10.1021/acs.chemrev.8b00109.
6. Henrik Ottosson and Patrick G. Steel Silylenes, Silenes, and Disilenes: Novel Silicon-Based Reagents for Organic Synthesis? Chem. Eur. J. 2006, 12, 1576–1585 doi:10.1002/chem.200500429
7. The thermal decomposition of 1,1-dimethyl-1-silacyclobutane and some reactions of an unstable intermediate containing a silicon–carbon double bond L. E. Gusel'Nikov and M. C. Flowers Chem. Commun. (London), 1967, 864–865, doi:10.1039/C19670000864
8. A solid silaethene: isolation and characterization Adrian G. Brook, Fereydon Abdesaken, Brigitte Gutekunst, Gerhard Gutekunst, R. Krishna Kallury J. Chem. Soc., Chem. Commun., 1981, 191–192, doi:10.1039/C39810000191
9. Brook silenes: inspiration for a generation Kim M. Baines Chem. Commun., 2013, 6366-6369. doi:10.1039/C3CC42595A
10. Gau, D., Kato, T., Saffon-Merceron, N., De Cózar, A., Cossío, F. and Baceiredo, A. (2010), Synthesis and Structure of a Base-Stabilized C-Phosphino-Si-Amino Silyne. Angewandte Chemie International Edition, 49: 6585–6588. doi:10.1002/anie.201003616
11. Direct synthesis of 2,5-dihalosiloles Organic Syntheses 2008, 85, 53-63 http://www.orgsynth.org/orgsyn/pdfs/V85P0053.pdf （頁面存檔備份，存於互聯網檔案館）
12. Synthesis of new dipyridylphenylaminosiloles for highly emissive organic electroluminescent devices Laurent Aubouy, Philippe Gerbier, Nolwenn Huby, Guillaume Wantz, Laurence Vignau, Lionel Hirsch and Jean-Marc Jano New J. Chem., 2004, 28, 1086–1090, doi:10.1039/b405238b

外部連結

• Magnus Walter's Selected Aspects of Organosilicon Chemistry （頁面存檔備份，存於互聯網檔案館）
• Silicon in organic synthesis （頁面存檔備份，存於互聯網檔案館）
• Safety data for methyltrichlorosilane （頁面存檔備份，存於互聯網檔案館） from the Chemistry Department at Oxford University.
• S. Marsden (Editor): Contemporary organosilicon chemistry. （頁面存檔備份，存於互聯網檔案館） Thematic Series in the Open Access Beilstein Journal of Organic Chemistry.