Көміртегі-кремний байланыстары бар органометалл қосылыстар
Organosilicon chemistry
Органосилиций химиясы: көміртегі-кремний байланыстары бар қосылыстар, қасиеттері, тарихы (1863ж.). Сіліций карбид, полисилиций эфирлері туралы ақпарат.
Ағылшыншамен салыстырыңыз: абзацты басыңыз — түпнұсқа терезеде ашылады. Абзац астындағы EN түймесі оны мәтін ішінде көрсетеді.
Мазмұны
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.
Organosilicon chemistry is the study of organometallic compounds containing carbon–silicon bonds, to which they are called organosilicon compounds. Most organosilicon compounds are similar to the ordinary organic compounds, being colourless, flammable, hydrophobic, and stable to air. Silicon carbide is an inorganic compound.
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.
In 1863 Charles Friedel and James Crafts made the first organochlorosilane compound. The same year they also described a «polysilicic acid ether» in the preparation of ethyl and methyl o silicic acid. He also had coined the term "silicone" (resembling ketones, this is erroneous though) in relation to these materials in 1904. In recognition of Kipping's achievements the Dow Chemical Company had established an award in 1960s that is given for significant contributions into the silicon chemistry. In his works Kipping was noted for using Grignard reagents to make alkylsilanes and arylsilanes and the preparation of silicone oligomers and polymers for the first time.
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.
Organosilicon compounds are widely encountered in commercial products. Most common are antifoamers, caulks (sealant), adhesives, and coatings made from silicones. Other important uses include agricultural and plant control adjuvants commonly used in conjunction with herbicides and fungicides.
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.
Carbon–silicon bonds are absent in biology, however enzymes have been used to artificially create carbon silicon bonds in living microbes. Silicates, on the other hand, have known existence in diatoms. Silafluofen is an organosilicon compound that functions as a pyrethroid insecticide. Several organosilicon compounds have been investigated as pharmaceuticals.
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.
Another major method for the formation of Si C bonds is hydrosilylation (also called hydrosilation). In this process, compounds with Si H bonds (hydrosilanes) add to unsaturated substrates. Commercially, the main substrates are alkenes. Other unsaturated functional groups — alkynes, imines, ketones, and aldehydes — also participate, but these reactions are of little economic value. Hydrosilylation requires metal catalysts, especially those based on platinum group metals. In the related silylmetalation, a metal replaces the hydrogen atom.
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.
Silicon is a component of many functional groups. Most of these are analogous to organic compounds. The overarching exception is the rarity of multiple bonds to silicon, as reflected in the double bond rule.
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.
Organosilyl chlorides are important commodity chemicals. They are mainly used to produce silicone polymers as described above. Especially important silyl chlorides are dimethyldichlorosilane , methyltrichlorosilane , and trimethylsilyl chloride (Me3SiCl) are all produced by direct process. More specialized derivatives that find commercial applications include dichloromethylphenylsilane, trichloro(chloromethyl)silane, trichloro(dichlorophenyl)silane, trichloroethylsilane, and phenyltrichlorosilane. Although proportionately a minor outlet, organosilicon compounds are widely used in organic synthesis. Notably trimethylsilyl chloride Me3SiCl is the main silylating agent. One classic method called the Flood reaction for the synthesis of this compound class is by heating hexaalkyldisiloxanes with concentrated sulfuric acid and a sodium halide.
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.
The silicon to hydrogen bond is longer than the C–H bond (148 compared to 105 pm) and weaker (299 compared to 338 kJ/mol). Hydrogen is more electronegative than silicon hence the naming convention of silyl hydrides. Commonly the presence of the hydride is not mentioned in the name of the compound. Triethylsilane has the formula Et3SiH. Phenylsilane is The parent compound is called silane.
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.
Organosilicon compounds, unlike their carbon counterparts, do not have a rich double bond chemistry. Compounds with silene Si=C bonds (also known as alkylidenesilanes) are laboratory curiosities such as the silicon benzene analogue silabenzene. In 1967, Gusel'nikov and Flowers provided the first evidence for silenes from pyrolysis of dimethylsilacyclobutane. The first stable (kinetically shielded) silene was reported in 1981 by Brook. Disilenes have Si=Si double bonds and disilynes are silicon analogues of an alkyne. The first Silyne (with a silicon to carbon triple bond) was reported in 2010.
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.
Siloles, also called silacyclopentadienes, are members of a larger class of compounds called metalloles. They are the silicon analogs of cyclopentadienes and are of current academic interest due to their electroluminescence and other electronic properties. Siloles are efficient in electron transport. They owe their low lying LUMO to a favorable interaction between the antibonding sigma silicon orbital with an antibonding pi orbital of the butadiene fragment.
Қоршаған ортаға әсері
Органосиликатты қосылыстар аралардың (және басқа да жәндіктердің) иммундық жауабына әсер етеді, оларды вирустық инфекцияға осалдырақ етеді.
Organosilicon compounds affect bee (and other insect) immune expression, making them more susceptible to viral infection.