Organosilicon chemistry
Estudio de compuestos con enlace carbono–silicio, clave para siliconas y la industria.
La química organosilícica se centra en compuestos que presentan enlaces directos entre carbono y silicio. Estos compuestos organosilícicos suelen ser incoloros, inflamables, hidrófobos y estables al aire, aunque el carburo de silicio se clasifica como una sustancia inorgánica. El campo comenzó en 1863, cuando Charles Friedel y James Crafts sintetizaron el primer organoclorosilano y también describieron un éter de ácido polisilícico al preparar ácido etil- y metil-o-silícico. Frederic S. Kipping realizó una extensa investigación inicial y acuñó el término "silicona" en 1904, a pesar de la connotación engañosa del nombre que sugiere una estructura similar a una cetona. Kipping utilizó reactivos de Grignard para producir alquilsilanos y arilsilanos, y fue el primero en preparar oligómeros y polímeros de silicona. En 1945, Eugene G. Rochow describió el proceso Müller-Rochow, un método industrial importante. La mayoría de los compuestos organosilícicos se derivan de cloruros organosilícicos, que se producen mediante el proceso directo que hace reaccionar cloruro de metilo con una aleación de silicio y cobre; el dimetildiclorosilano es el producto principal, y se fabrican anualmente alrededor de un millón de toneladas de compuestos organosilícicos de esta manera. Otro método clave de formación es la hidrosililación, donde los enlaces Si–H se añaden a sustratos insaturados como alquenos utilizando catalizadores de metales del grupo del platino. Los enlaces carbono–silicio son más largos y débiles que los enlaces carbono–carbono, y el enlace C–Si está algo polarizado hacia el carbono debido a la menor electronegatividad del silicio. El silicio es susceptible al ataque nucleofílico por oxígeno, cloro o flúor, y el enlace Si–O es notablemente fuerte. Los compuestos organosilícicos aparecen ampliamente en productos comerciales, incluidos antiespumantes, masillas, adhesivos y recubrimientos. Aunque los enlaces carbono–silicio están ausentes en la biología, se han utilizado enzimas para crearlos artificialmente en microbios vivos. El silafluofeno es un insecticida piretroide organosilícico, y varios compuestos de este tipo se han investigado como productos farmacéuticos.
Quick Facts
- Field
- Organometallic chemistry
- Key compounds
- Organosilicon compounds (e.g., silicones, silyl chlorides)
- Annual production
- About 1 million tons of organosilicon compounds
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Contexto y trasfondo
Frederic S. Kipping fue pionero en la investigación de principios del siglo XX sobre compuestos organosilícicos, utilizando reactivos de Grignard para producir alquilsilanos y arilsilanos, y creando por primera vez oligómeros y polímeros de silicona. Acuñó el término "silicona" en 1904, aunque la similitud del nombre con las cetonas es engañosa. En la década de 1960, The Dow Chemical Company estableció un premio en su honor que reconoce contribuciones significativas a la química del silicio. Eugene G. Rochow describió posteriormente el proceso Müller-Rochow, un método industrial importante para producir cloruros organosilícicos haciendo reaccionar cloruro de metilo con una aleación de silicio y cobre, obteniendo dimetildiclorosilano como producto principal junto con cloruro de trimetilsililo y metiltriclorosilano; anualmente se preparan alrededor de un millón de toneladas de compuestos organosilícicos de esta manera. El primer compuesto organosilícico, el tetraetilsilano, fue sintetizado en 1863 por Charles Friedel y James Crafts a partir de tetraclorosilano y dietilzinc. Los compuestos organosilícicos son generalmente incoloros, inflamables, hidrófobos y estables al aire. Se utilizan ampliamente en productos comerciales como antiespumantes, masillas, adhesivos y recubrimientos hechos de siliconas, así como en coadyuvantes agrícolas con herbicidas y fungicidas. Los enlaces carbono–silicio no se encuentran de forma natural en la biología, aunque se han utilizado enzimas para crearlos artificialmente en microbios.
Guía del lector
La química organosilícica es importante por sus amplias aplicaciones en productos comerciales, incluidos antiespumantes, masillas, adhesivos y recubrimientos hechos de siliconas. El campo también contribuye a la agricultura a través de coadyuvantes utilizados con herbicidas y fungicidas, y a la medicina mediante productos farmacéuticos investigados y el insecticida silafluofeno. Industrialmente, el proceso directo produce metilclorosilanos clave como el dimetildiclorosilano, con alrededor de 1 millón de toneladas preparadas anualmente. La hidrosililación es otro método importante para formar enlaces Si–C, utilizando catalizadores de metales del grupo del platino. El enlace único del silicio —enlaces C–Si más largos y débiles, alta energía del enlace Si–O y susceptibilidad al ataque nucleofílico— sustenta muchas reacciones como la reacción de Sakurai y el reordenamiento de Brook. Si bien los enlaces carbono–silicio están ausentes en la biología, se han utilizado enzimas para crearlos artificialmente en microbios vivos. El legado de Kipping y Rochow perdura en la importancia industrial y sintética de los compuestos organosilícicos.
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