Οργανικές ενώσεις με πυρίτιο

Δεσμός άνθρακα - πυριτίου που υπάρχει σε οργανοπυριτικές ενώσεις

Οι οργανικές ενώσεις με πυρίτιο είναι οργανικές ενώσεις που περιέχουν πυρίτιο. Οι οργανοπυριτικές ενώσεις είναι οργανικές ενώσεις που περιέχουν χημικό δεσμό C-Si. Ο υποκλάδος της οργανικής χημείας που ασχολείται με τις οργανοπυριτικές ενώσεις ονομάζεται οργανοπυριτική χημεία, που εξερευνά τις ιδιότητες και τη δραστικότητά τους. Οι περισσότερες οργανοπυριτικές ενώσεις είναι παρόμοιες με τις κοινές οργανικές ενώσεις, όντας άχρωμες, εύφλεκτες, υδρόφοβες και σταθερές. Η πρώτη οργανοπυριτική ένωση που παράχθηκε ήταν το τετραιθυλοσιλάνιο [(CH₃CH₂)₄Si]. Ανακαλύφθηκε από τους Τσαρλς Φρέντελ (Charles Friedel) και Τζέιμς Κραφτς (James Crafts) το 1863 με χημική αντίδραση τετραχλωροπυριτίου (SiCl₄) με διαιθυλοψευδάργυρο [(CH₃CH₂)₂Zn]. Υπενθυμίζεται ότι το καρβίδιο του πυριτίου (SiC) είναι ανόργανη ένωση.

Παρουσία και εφαρμογές[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]

Οι οργανοπυριτικές ενώσεις βρίσκονται ευρύτατα σε εμπορικά προϊόντα. Τα πιο συνηθισμένα είναι στεγανοποιητικά, συνθετικά καλαφατίσματος, συγκολλητικά και επιχρήσματα, που είναι φτιαγμένα από σιλικόνες. Οι σιλικόνες καλαφατίσματος και τα επαγγελματικά στεγανοποιητικά είναι φτιαγμένα κυρίως από οργανοπυριτικές ενώσεις. Η πολυδιμεθυλοσιλοξάνη (PDMS) είναι το κύριο συστατικό των σιλικονών.

Βιολογία και ιατρική[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]

Οι δεσμοί άνθρακα - πυριτίου είναι γενικά απούσες από τις βιοχημικές διεργασίες^[1], παρόλο που η φευγαλέα ύπαρξή τους έχει αναφερθεί σε ένα άλγος του γλυκού νερού^[2]. Το σιλαφλουοφένιο είναι μια οργανοπυριτική ένωση που λειτουργεί ως πυρεθροειδές εντομοκτόνο. Αρκετές οργανοπυριτικές ενώσεις βρίσκονται υπό διερεύνηση για χρήση σε φαρμακευτικά προϊόντα^[3].

Ιδιότητες των δεσμών Si-C, Si-Ο και Si-F[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]

Στις περισσότερες οργανοπυριτικές ενώσεις το πυρίτιο δρα ως τετρασθενές και με τετραεδρική δομή. Οι δεσμοί Si - C, συγκρινόμενοι με τους δεσμούς C - C είναι μακρύτεροι (186 pm έναντι 154 pm) και ασθενέστεροι, με ενέργεια διάσπασης 451 kJ/mol έναντι 607 kJ/mol^[4]. Οι δεσμοί C - Si είναι ελαφρώς πολωμένοι, γιατί ο άνθρακας έχει υψηλότερη ηλεκτραρνητικότητα από το πυρίτιο (2,55 έναντι 1,90, κατά Paouling). Οι δεσμοί Si - C μπορούν να διασπούνται ταχύτερα από τους τυπικούς δεσμούς C - C. Μια συνέπεια της πόλωσης των δεσμών Si - C είναι η αποκαλούμενη αντίδραση Σακουράι (Sakurai reaction)^[5]. Αρκετά αλκυλοσιλάνια μπορούν να οξειδωθούν σχηματίζοντας αλκοόλες, σύμφωνα με την οξείδωση Φλέμινγκ - Ταμάο (Fleming–Tamao oxidation). Μια άλλη συνέπεια της πόλωσης των δεσμών Si - C είναι το φαινόμενο β-πυριτίου (β-silicon), δηλαδή του φαινομένου της σταθεροποίησης του β - ατόμου μετά το πυρίτιο σε ένα καρβοκατιόν, με πολλές επιπτώσεις για τη χημική δραστικότητα των αντίστοιχων ενώσεων.

Οι δεσμοί Si - Ο είναι πολύ ισχυρότεροι σε σύγκριση με τους τυπικούς απλούς δεσμούς C - O (809 kJ/mol έναντι 538 kJ/mol). Η «προτίμηση» σχηματισμού των δεσμών Si - O, έναντι των δεσμών C - O, οδηγούν σε πολλές οργανικές χημικές αντιδράσεις, όπως ο ανασχηματισμός Μπρουκ (Brook rearrangement) και η ολεφίνιση Πέτερσον (Peterson olefination). Σε σύγκριση με το δεσμό Si - O, ο δεσμός Si - F είναι ακόμη ισχυρότερος.

CH																	He
CLi	CBe											CB	CC	CN	CO	CF	Ne
CNa	CMg											CAl	CSi	CP	CS	CCl	CAr
CK	CCa	CSc	CTi	CV	CCr	CMn	CFe	CCo	CNi	CCu	CZn	CGa	CGe	CAs	CSe	CBr	CKr
CRb	CSr	CY	CZr	CNb	CMo	CTc	CRu	CRh	CPd	CAg	CCd	CIn	CSn	CSb	CTe	CI	CXe
CCs	CBa		CHf	CTa	CW	CRe	COs	CIr	CPt	CAu	CHg	CTl	CPb	CBi	CPo	CAt	Rn
Fr	CRa		Rf	Db	CSg	Bh	Hs	Mt	Ds	Rg	Cn	Nh	Fl	Mc	Lv	Ts	Og
		↓
		CLa	CCe	CPr	CNd	CPm	CSm	CEu	CGd	CTb	CDy	CHo	CEr	CTm	CYb	CLu
		Ac	CTh	CPa	CU	CNp	CPu	CAm	CCm	CBk	CCf	CEs	Fm	Md	No	Lr

**Χημικοί δεσμοί με άνθρακα**
Πυρήνας της οργανικής χημείας	Πολλές χρήσεις στη χημεία
Ακαδημαϊκή έρευνα, όχι ευρεία χρήση	Άγνωστοι δεσμοί

Αναφορές και σημειώσεις[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]

↑ Organosilicon Chemistry S. Pawlenko Walter de Gruyter New York 1986
↑ Stephen D. Kinrade, Ashley-M. E. Gillson and Christopher T. G. Knight (2002), Silicon-29 NMR evidence of a transient hexavalent silicon complex in the diatom Navicula pelliculosa. J. Chem. Soc., Dalton Trans., 307–309, doi:10.1039/b105379p
↑ Bains, W.; Tacke, R. "Silicon chemistry as a novel source of chemical diversity in drug design" Curr Opin Drug Discov Devel. 2003 Jul;6(4):526-43.
↑ Handbook of Chemistry and Physics, 81st Edition CRC Press ISBN 0-8493-0481-4
↑ Silicon in Organic Synthesis Colvin, E. Butterworth: London 1981

[1] Organosilicon Chemistry S. Pawlenko Walter de Gruyter New York 1986

[2] Stephen D. Kinrade, Ashley-M. E. Gillson and Christopher T. G. Knight (2002), Silicon-29 NMR evidence of a transient hexavalent silicon complex in the diatom Navicula pelliculosa. J. Chem. Soc., Dalton Trans., 307–309, doi:10.1039/b105379p

[3] Bains, W.; Tacke, R. "Silicon chemistry as a novel source of chemical diversity in drug design" Curr Opin Drug Discov Devel. 2003 Jul;6(4):526-43.

[4] Handbook of Chemistry and Physics, 81st Edition CRC Press ISBN 0-8493-0481-4

[5] Silicon in Organic Synthesis Colvin, E. Butterworth: London 1981

[1]

[2]

[3]

[4]

[5]