Кіріспе

Органометалл қосылыстары көміртекті-кремнийлі байланыстарды қамтиды. Органокремний химиясы – көміртекті-кремнийлі байланыстарды қамтитын органометалл қосылыстарын зерттейтін ғылым. Көптеген органокремний қосылыстары түссіз, тұтанатын, су өткізбейтін және ауада тұрақты болып, қарапайым органикалық қосылыстарға ұқсас. Кремний карбиді – бейорганикалық қосылыс.

Тарих

1863 жылы Чарльз Фридель мен Джеймс Крафтс алғашқы органохлорозилан қосылысын жасады. Сол жылы олар этил және метил кремний қышқылын дайындау кезінде «поликремний қышқылы эфирі» деп сипаттады. Ол 1904 жылы осы материалдармен байланысты «силикон» терминін де енгізді (кетонға ұқсас, бірақ бұл қате). Киппингтің жетістіктерін мойындау мақсатында Dow Chemical Company компаниясы 1960-шы жылдары кремний химиясына елеулі үлес қосқандарға берілетін сыйлық белгіледі. Киппинг алкилсиландар мен арилсиландар жасау үшін Григнард реагенттерін қолданғанымен және алғаш рет силикон олигомерлері мен полимерлерін дайындағанымен ерекшеленді.

Пайдалануы және қолданылуы

Органокремний қосылыстары коммерциялық өнімдерде кеңінен кездеседі. Ең көп таралғандары – көбікқұрыштар, тығыздағыштар, жабыстырғыштар және силиконнан жасалған жабын жағу материалдары. Басқа маңызды қолданыстары – ауыл шаруашылығы және өсімдіктерді қорғауға арналған қосымша заттар, олар көбінесе гербицидтер мен фунгицидтермен бірге қолданылады.

Биология және медицина

Көміртек-кремний байланыстары биологияда кездеспейді, бірақ ферменттер тірі микроорганизмдерде көміртек-кремний байланыстарын жасанды түрде жасау үшін қолданылды. Ал силикаттар диатомдарда табиғи түрде кездеседі. Силафлуофен – пиретроидтық инсектицид ретінде қолданылатын органокремнийлік қосылыс. Көптеген органокремнийлік қосылыстар фармацевтикалық препараттар ретінде зерттелген.

Гидросиллирлеу

Si-C байланыстарын қалыптастырудың тағы бір маңызды әдісі – гидрозиллация (кейде гидросилалдау деп те аталады). Осы процесте Si-H байланыстары бар қосылыстар (гидросиландар) қанықпаған субстраттарға қосылады. Шаруашылықта ең көп қолданылатыны – алкендер. Басқа қанықпаған функционалдық топтар – алкиндер, иминдер, кетондар және альдегидтер – де қатыса алады, бірақ бұл реакциялардың экономикалық құндылығы төмен. Гидрозиллацияға металл катализаторлары қажет, әсіресе платина тобындағы металдарға негізделгендері. Ал силильметалдануда металл сутек атомын ығыстырып шығарады.

Функционалдық топтар

Кремний көптеген функционалдық топтардың құрамына кіреді. Олардың көпшілігі органикалық қосылыстарға ұқсас келеді. Басты ерекшелік – кремнийде көптік байланыстардың сирек кездесуі, бұл қос байланыс қағидасында айқын көрінеді.

Силил хлоридтері

Органозиллилхлоридтер маңызды химиялық тауарлар болып табылады. Олар негізінен жоғарыда сипатталған силикон полимерлерін өндіру үшін қолданылады. Ерекше маңызды силил хлоридтері – диметилдихлорсилан, метилтрихлорсилан және триметилсилил хлориді (Me3SiCl) – барлығы тікелей әдіс арқылы өндіріледі. Коммерциялық қолданысқа ие арнайы туындыларға дихлорометилфенилсилан, трихлоро(хлорометил)силан, трихлоро(дихлорофенил)силан, трихлороэтилсилан және фенилтрихлоросилан жатады. Пропорционалды түрде аз болғанымен, органикалық кремний қосылыстары органикалық синтезде кеңінен қолданылады. Атап айтқанда, триметилсилил хлориді Me3SiCl – негізгі силикаттаушы агент. Бұл қосылыстар класын синтездеудің классикалық әдісі – гексаалкилдисилоксандарды концентрленген күкірт қышқылымен және натрий галогенімен қыздыру болып табылады.

Силиль гидридтері

Кремний-сутек байланысы С–Н байланысынан ұзынырақ (148-ге қарсы 105 пм) және нашар (299-ға қарсы 338 кДж/моль). Сутек кремнийден көбірек электронегативті, сондықтан осы себепті силил гидридтері деп аталады. Көбінесе гидридтің болуы қосылыстың атында көрсетілмейді. Триэтилсиланның формуласы Et3SiH. Фенилсилан – негізгі қосылыс силан деп аталады.

Силендер

Органосиликатты қосылыстар, көміртекті аналогтарынан өзгеше, бай екі байланысты химияға ие емес. Силен Si=C байланыстары бар қосылыстар (сондай-ақ алкилиденсиландар деп аталады) – силиций бензолының силабензол аналогы сияқты зертханалық жаңалықтары ғана. 1967 жылы Гузельников пен Флауэрс диметилсилациклобутанды пиролиздей отырып, силендердің алғашқы болуын көрсетті. 1981 жылы Брук алғашқы тұрақты (кинетикалық түрде қорғалған) силенді хабарлады. Дизилендер Si=Si екі байланысына ие, ал дизилиндер алкиннің кремний аналогтары болып табылады. Кремний-көміртекті үш байланысы бар алғашқы силинь 2010 жылы жарияланды.

Силолалар

Силолалар, сондай-ақ силациклопентадиендер деп аталады, металлолалар деп аталатын кеңірек қосылыстар класының мүшелері. Олар циклопентадиендердің кремний аналогтары болып табылады және электролюминесценциясы мен басқа да электрондық қасиеттеріне байланысты қазіргі академиялық зерттеулердің назар аудару орталығында. Силолалар электрондарды тиімді тасымалдайды. Олардың төменгі жатқан LUMO деңгейіне антибайланысты сигма кремний орбиталы мен бутадиен фрагментінің антибайланысты пи орбиталы арасындағы тиімді өзара әрекеттесуі себеп.

Қоршаған ортаға әсері

Органосиликатты қосылыстар аралардың (және басқа да жәндіктердің) иммундық жауабына әсер етеді, оларды вирустық инфекцияға осалдырақ етеді.