Organosilicon chemistry
炭素-ケイ素結合化合物の研究。シリコーンと産業の鍵。
有機ケイ素化学は、炭素とケイ素の直接結合を持つ化合物に焦点を当てています。これらの有機ケイ素化合物は通常、無色、可燃性、疎水性、そして空気中で安定ですが、炭化ケイ素は無機物質に分類されます。この分野は1863年、シャルル・フリーデルとジェームズ・クラフツが最初の有機クロロシランを合成し、またエチルケイ酸およびメチルケイ酸を調製する過程でポリケイ酸エーテルを報告したことに始まります。初期の広範な研究はフレデリック・S・キッピングによって行われ、彼は1904年に「シリコーン」という用語を作り出しましたが、この名称はケトンに似た構造を誤って示唆するものです。キッピングはグリニャール試薬を用いてアルキルシランとアリールシランを生成し、初めてシリコーンオリゴマーとポリマーを調製しました。1945年、ユージン・G・ロチョウは主要な工業的方法であるミュラー・ロチョウ法を報告しました。ほとんどの有機ケイ素化合物は有機クロロシランから誘導され、これはメチルクロリドとケイ素・銅合金を反応させる直接法によって生成されます。ジメチルジクロロシランが主生成物であり、この方法で年間約100万トンの有機ケイ素化合物が製造されています。もう一つの重要な生成方法はヒドロシリル化であり、白金族金属触媒を用いてSi–H結合がアルケンなどの不飽和基質に付加します。炭素–ケイ素結合は炭素–炭素結合よりも長く弱く、C–Si結合はケイ素の電気陰性度が低いため炭素側にやや分極しています。ケイ素は酸素、塩素、またはフッ素による求核攻撃を受けやすく、Si–O結合は特に強いです。有機ケイ素化合物は、消泡剤、コーキング材、接着剤、コーティング剤など、商業製品に広く見られます。炭素–ケイ素結合は生物界には存在しませんが、酵素を用いて生きた微生物内で人工的に生成することが可能です。シラフルオフェンは有機ケイ素ピレスロイド系殺虫剤であり、いくつかのそのような化合物が医薬品として研究されています。
Quick Facts
- Field
- Organometallic chemistry
- Key compounds
- Organosilicon compounds (e.g., silicones, silyl chlorides)
- Annual production
- About 1 million tons of organosilicon compounds
Facts from the source article.
背景と経緯
フレデリック・S・キッピングは20世紀初頭の有機ケイ素化合物研究を先駆け、グリニャール試薬を用いてアルキルシランとアリールシランを生成し、初めてシリコーンオリゴマーとポリマーを作り出しました。彼は1904年に「シリコーン」という用語を作り出しましたが、その名称がケトンに似ていることは誤解を招きます。1960年代、ダウ・ケミカル社は彼の名誉を称え、ケイ素化学への重要な貢献を認める賞を設立しました。その後、ユージン・G・ロチョウは、メチルクロリドとケイ素・銅合金を反応させて有機クロロシランを生成する主要な工業的方法であるミュラー・ロチョウ法を報告しました。この方法ではジメチルジクロロシランが主生成物であり、トリメチルシリルクロリドとメチルトリクロロシランも副生します。この方法で年間約100万トンの有機ケイ素化合物が調製されています。最初の有機ケイ素化合物であるテトラエチルシランは、1863年にシャルル・フリーデルとジェームズ・クラフツによって四塩化ケイ素とジエチル亜鉛から合成されました。有機ケイ素化合物は一般に無色、可燃性、疎水性、そして空気中で安定です。これらは、シリコーンから作られる消泡剤、コーキング材、接着剤、コーティング剤などの商業製品や、除草剤や殺菌剤と共に使用される農業用アジュバントに広く利用されています。炭素–ケイ素結合は自然界の生物には存在しませんが、酵素を用いて微生物内で人工的に生成することが可能です。
読者ガイド
有機ケイ素化学は、シリコーンから作られる消泡剤、コーキング材、接着剤、コーティング剤などの商業製品における幅広い応用において重要です。この分野はまた、除草剤や殺菌剤と共に使用されるアジュバントを通じて農業に、また研究されている医薬品や殺虫剤シラフルオフェンを通じて医学に貢献しています。工業的には、直接法によってジメチルジクロロシランなどの主要なメチルクロロシランが生成され、年間約100万トンが調製されています。ヒドロシリル化は、白金族金属触媒を用いてSi–C結合を形成するもう一つの主要な方法です。ケイ素のユニークな結合特性—より長く弱いC–Si結合、高いSi–O結合エネルギー、求核攻撃を受けやすい性質—は、桜井反応やブルック転位などの多くの反応の基盤となっています。炭素–ケイ素結合は生物界には存在しませんが、酵素を用いて生きた微生物内で人工的に生成することが可能です。キッピングとロチョウの功績は、有機ケイ素化合物の工業的および合成的な重要性の中に今も生き続けています。