Silanol - Silanol
Ein Silanol ist eine funktionelle Gruppe in der Siliziumchemie mit der Konnektivität Si-O-H. Sie ist mit der funktionellen Hydroxygruppe (C–O–H) verwandt, die in allen Alkoholen vorkommt . Silanole werden oft als Zwischenprodukte in der Organosiliciumchemie und Silikatmineralogie genannt. Enthält ein Silanol einen oder mehrere organische Reste, handelt es sich um ein Organosilanol .
Vorbereitung
Aus Alkoxysilanen
Das erste isolierte Beispiel für ein Silanol war Et
3SiOH , berichtet 1871 von Albert Ladenburg . Er stellte das „Silicol“ durch Hydrolyse von Et . her
3SiOEt (Et = C
2h
5).
Silanole werden im Allgemeinen durch Hydrolyse von Halogensilanen, Alkoxysilanen oder Aminosilanen synthetisiert. Chlorsilane sind die häufigsten Reaktionspartner:
- R 3 Si–Cl + H 2 O → R 3 Si–OH + HCl
Die Hydrolyse von Fluorsilanen erfordert mehr Treibmittel, zB Alkali. Die Alkoxysilane ( Silylether ) vom Typ R
3Si(OR') hydrolysieren langsam. Silylacetate hydrolysieren im Vergleich zu den Silylethern schneller, mit dem Vorteil, dass die freigesetzte Essigsäure weniger aggressiv ist. Aus diesem Grund werden manchmal Silylacetate für Anwendungen empfohlen.
Durch Oxidation von Silylhydriden
Ein alternativer Weg beinhaltet die Oxidation von Hydrosilanen. Eine breite Palette von Oxidationsmitteln wurde verwendet, einschließlich Luft, Persäuren , Dioxiranen und Kaliumpermanganat (für gehinderte Silane). In Gegenwart von Metallkatalysatoren hydrolysieren Silane:
- R 3 Si–H + H 2 O → R 3 Si–OH + H 2
Aufbau und Beispiele
Der Si-O-Bindungsabstand beträgt typischerweise etwa 1.65 Å . Im festen Zustand gehen Silanole Wasserstoffbrückenbindungen ein.
Die meisten Silanole haben nur eine OH-Gruppe, zB Trimethylsilanol . Ebenfalls bekannt sind einige Silandiole, zB Diphenylsilandiol . Für sterisch anspruchsvolle Substituenten wurden sogar Silantriole hergestellt.
Reaktionen
Säure
Silanole sind saurer als die entsprechenden Alkohole. Dieser Trend steht im Gegensatz zu der Tatsache, dass Si weit weniger elektronegativ ist als Kohlenstoff (1,90 bzw. 2,55). Für Et 3 SiOH wird der p K a auf 13,6 gegenüber 19 für tert- Butylalkohol geschätzt . Der p K a von 3−ClC
6h
4)Si(CH
3)
2OH ist 11. Aufgrund ihrer höheren Acidität können Silanole in wässriger Lösung vollständig deprotoniert werden, insbesondere die Arylsilanole. Die konjugierte Base wird als Siloxid oder Silanolat bezeichnet.
Trotz der unterschiedlichen Acidität sind die Basizitäten von Alkoxiden und Siloxiden ähnlich.
Kondensation und Sol-Gel-Prozess
Silanole kondensieren zu Disiloxanen :
- 2 R
3SiOH → R
3Si−O−SiR
3 + H
2Ö
Die Umwandlung von Silylhalogeniden, Acetaten und Ethern zu Siloxanen erfolgt über Silanole. Der Sol-Gel-Prozess , bei dem beispielsweise Si(OEt) umgewandelt wird
4in hydratisiertes SiO
2, verläuft über Silanol-Zwischenstufen.
Auftreten
Silanole existieren nicht nur als chemische Verbindungen , sondern sind auf der Oberfläche von Kieselsäure und verwandten Silikaten durchdringend . Ihre Anwesenheit ist für die Absorptionseigenschaften von Kieselgel verantwortlich. In der Chromatographie wird die Derivatisierung zugänglicher Silanolgruppen in einer gebundenen stationären Phase mit Trimethylsilylgruppen als Endcapping bezeichnet . Organosilanole treten als Zwischenprodukte in industriellen Prozessen wie der Herstellung von Silikonen auf . Darüber hinaus treten Organosilanole als Metaboliten beim biologischen Abbau von Kleinringsilikonen in Säugetieren auf.
Biorelevanz
Einige Silandiole und Silantriole hemmen hydrolytische Enzyme wie Thermolysin und Acetylcholinesterase .
Ausgangssilanole
Wörtlich bezieht sich Silanol auf eine einzelne Verbindung mit der Formel H
3SiOH ( Chemical Abstracts Nummer 14475-38-8). Die Familie SiH
4- nein(OH)
n ( n = 1, 2, 3, 4) sind sehr instabil und vor allem für theoretische Chemiker von Interesse. Das perhydroxylierte Silanol, manchmal auch Orthokieselsäure genannt, wird oft vage diskutiert, ist aber nicht gut charakterisiert.
Verweise
- EL Salmawy, MS, Nakahiro, Y. und Wakamatsu, T. (1993). Die Rolle der Silanolgruppe bei der Flotationstrennung von Quarz aus Feldspat unter Verwendung nichtionischer Tenside, 18. IMPC, S. 845–849, The Australian Institute of Mining and Metallurgical Engineering, Sydney, Australien.
