silanol
Silanol to grupa funkcyjna w chemii krzemu o łączności Si – O – H. Jest to związane z hydroksylową grupą funkcyjną (C–O–H) występującą we wszystkich alkoholach . Silanole są często przywoływane jako półprodukty w chemii krzemoorganicznej i mineralogii krzemianów. Jeśli silanol zawiera jedną lub więcej pozostałości organicznych, jest to organosilanol .
Przygotowanie
Z alkoksysilanów
Pierwszym wyizolowanym przykładem silanolu był Et3SiOH przez Alberta , opisany w 1871 roku Ladenburga . „Silikol” przygotował przez hydrolizę Et 3 SiOEt (Et = C 2 H 5 ).
Silanole są generalnie syntetyzowane przez hydrolizę halosilanów, alkoksysilanów lub aminosilanów. Chlorosilany są najczęstszymi reagentami:
- R3Si -Cl + H2O → R3Si - OH + HCl
Hydroliza fluorosilanów wymaga większej ilości odczynników wymuszających, tj. alkaliów. Alkoksysilany ( etery sililowe ) typu . R3Si (OR') ulegają powolnej hydrolizie W porównaniu z eterami sililowymi, octany sililowe ulegają szybszej hydrolizie, z tą zaletą, że uwalniany kwas octowy jest mniej agresywny. Z tego powodu octany sililu są czasami zalecane do zastosowań.
Przez utlenianie wodorków sililowych
Alternatywna droga obejmuje utlenianie hydrosilanów. Zastosowano szeroką gamę utleniaczy, w tym powietrze, nadkwasy , dioksirany i nadmanganian potasu (dla silanów z zawadą przestrzenną). W obecności katalizatorów metalicznych silany ulegają hydrolizie:
- R 3 Si – H + H 2 O → R 3 Si – OH + H 2
Struktura i przykłady
Odległość wiązań Si – O wynosi zwykle około 1,65 Å . W stanie stałym silanole angażują się w tworzenie wiązań wodorowych.
Większość silanoli ma tylko jedną grupę OH, np. trimetylosilanol . Znane są również niektóre silanodiole, np. difenylosilanodiol . W przypadku podstawników o dużej objętości przestrzennej przygotowano nawet silanetriole.
Reakcje
Kwasowość
Silanole są bardziej kwaśne niż odpowiadające im alkohole. Ten trend kontrastuje z faktem, że Si jest znacznie mniej elektroujemny niż węgiel (odpowiednio 1,90 vs 2,55). Dla Et3SiOH pKa szacuje się na 13,6 w porównaniu z 19 dla alkoholu tert - butylowego . Wartość p Ka 3 -ClC 6 H 4 )Si(CH 3 ) 2 OH wynosi 11. Ze względu na większą kwasowość silanole, zwłaszcza arylosilanole, mogą być całkowicie zdeprotonowane w roztworze wodnym . Podstawa sprzężona nazywa się a silotlenek lub silanolan.
Pomimo różnic w kwasowości zasadowości alkoholanów i siloksydów są podobne.
Kondensacja i proces zol-żel
Silanole kondensują się, dając disiloksany :
- 2 R 3 SiOH → R 3 Si-O-SiR 3 + H 2 O
Konwersje halogenków sililowych, octanów i eterów do siloksanów przebiegają przez silanole. Proces zol-żel , który SiO2 pociąga za sobą konwersję, na przykład, Si(OEt) 4 do uwodnionego , przebiega poprzez półprodukty silanolowe.
Występowanie
Silanole występują nie tylko jako związki chemiczne , ale są wszechobecne na powierzchni krzemionki i pokrewnych krzemianów . To właśnie ich obecność odpowiada za właściwości absorpcyjne żelu krzemionkowego. W chromatografii derywatyzacja dostępnych grup silanolowych w związanej fazie stacjonarnej z grupami trimetylosililowymi nazywana jest endcappingiem . Organosilanole występują jako półprodukty w procesach przemysłowych, takich jak produkcja silikonów . Ponadto organosilanole występują jako metabolitów w biodegradacji małych silikonów pierścieniowych u ssaków.
Biorelacja
Niektóre silanediole i silanetriole hamują enzymy hydrolityczne, takie jak termolizyna i acetylocholinoesteraza .
Silanole macierzyste
H3SiOH 14475-38-8 odnosi się do pojedynczego związku o wzorze ( Chemical Abstracts numer ). Rodzina SiH 4− n (OH) n ( n = 1, 2, 3, 4) jest wysoce nietrwała i jest przedmiotem zainteresowania głównie chemików teoretycznych. Perhydroksylowany silanol, czasami nazywany kwasem ortokrzemowym, jest często omawiany w niejasnych terminach, ale nie został dobrze scharakteryzowany.
- EL Salmawy, MS, Nakahiro, Y. i Wakamatsu, T. (1993). Rola grupy silanolowej w separacji flotacyjnej kwarcu ze skalenia przy użyciu niejonowych środków powierzchniowo czynnych, 18th IMPC, s. 845–849, The Australian Institute of Mining and Metallurgical Engineering, Sydney, Australia.