Organosilicon chemistry
Estudo de compostos com ligação carbono–silício, fundamental para silicones e a indústria.
A química organossilício foca em compostos que apresentam ligações diretas entre carbono e silício. Esses compostos organossilício são tipicamente incolores, inflamáveis, hidrofóbicos e estáveis ao ar, embora o carboneto de silício seja classificado como uma substância inorgânica. O campo teve início em 1863, quando Charles Friedel e James Crafts sintetizaram o primeiro organoclorossilano e também descreveram um éter de ácido polissilícico ao preparar ácido etil- e metil-o-silícico. Pesquisas iniciais extensas foram conduzidas por Frederic S. Kipping, que cunhou o termo "silicone" em 1904, apesar da implicação enganosa do nome de uma estrutura semelhante à cetona. Kipping usou reagentes de Grignard para produzir alquil-silanos e aril-silanos e foi o primeiro a preparar oligômeros e polímeros de silicone. Em 1945, Eugene G. Rochow descreveu o processo Müller-Rochow, um importante método industrial. A maioria dos compostos organossilício é derivada de cloretos de organossilício, que são produzidos pelo processo direto, reagindo cloreto de metila com uma liga de silício-cobre; o dimetildiclorossilano é o produto principal, com cerca de um milhão de toneladas de compostos organossilício produzidos anualmente dessa forma. Outro método chave de formação é a hidrossililação, onde ligações Si–H são adicionadas a substratos insaturados, como alcenos, usando catalisadores de metais do grupo da platina. As ligações carbono–silício são mais longas e mais fracas que as ligações carbono–carbono, e a ligação C–Si é um pouco polarizada em direção ao carbono devido à menor eletronegatividade do silício. O silício é suscetível ao ataque nucleofílico por oxigênio, cloro ou flúor, e a ligação Si–O é notavelmente forte. Compostos organossilício aparecem amplamente em produtos comerciais, incluindo antiespumantes, calafetadores, adesivos e revestimentos. Embora as ligações carbono–silício estejam ausentes na biologia, enzimas têm sido usadas para criá-las artificialmente em micróbios vivos. O silafluofeno é um inseticida piretróide organossilício, e vários desses compostos têm sido investigados como produtos farmacêuticos.
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 e história
Frederic S. Kipping foi pioneiro na pesquisa de compostos organossilício no início do século XX, usando reagentes de Grignard para produzir alquil-silanos e aril-silanos e criando oligômeros e polímeros de silicone pela primeira vez. Ele cunhou o termo "silicone" em 1904, embora a semelhança do nome com cetonas seja enganosa. Na década de 1960, a Dow Chemical Company estabeleceu um prêmio reconhecendo contribuições significativas para a química do silício em sua homenagem. Eugene G. Rochow posteriormente descreveu o processo Müller-Rochow, um importante método industrial para produzir cloretos de organossilício pela reação de cloreto de metila com uma liga de silício-cobre, produzindo dimetildiclorossilano como produto principal, juntamente com cloreto de trimetilsilila e metiltriclorossilano; cerca de um milhão de toneladas de compostos organossilício são preparadas anualmente dessa forma. O primeiro composto organossilício, o tetraetilsilano, foi sintetizado em 1863 por Charles Friedel e James Crafts a partir de tetraclorossilano e dietilzinco. Compostos organossilício são geralmente incolores, inflamáveis, hidrofóbicos e estáveis ao ar. Eles são amplamente usados em produtos comerciais, como antiespumantes, calafetadores, adesivos e revestimentos feitos de silicones, bem como em adjuvantes agrícolas com herbicidas e fungicidas. As ligações carbono–silício não ocorrem naturalmente na biologia, embora enzimas tenham sido usadas para criá-las artificialmente em micróbios.
Guia do leitor
A química organossilício é significativa por suas amplas aplicações em produtos comerciais, incluindo antiespumantes, calafetadores, adesivos e revestimentos feitos de silicones. O campo também contribui para a agricultura por meio de adjuvantes usados com herbicidas e fungicidas, e para a medicina por meio de produtos farmacêuticos investigados e do inseticida silafluofeno. Industrialmente, o processo direto produz metilclorossilanos chave, como o dimetildiclorossilano, com cerca de 1 milhão de toneladas preparadas anualmente. A hidrossililação é outro método importante para formar ligações Si–C, usando catalisadores de metais do grupo da platina. A ligação única do silício — ligações C–Si mais longas e mais fracas, alta energia da ligação Si–O e suscetibilidade ao ataque nucleofílico — fundamenta muitas reações, como a reação de Sakurai e o rearranjo de Brook. Embora as ligações carbono–silício estejam ausentes na biologia, enzimas têm sido usadas para criá-las artificialmente em micróbios vivos. O legado de Kipping e Rochow perdura na importância industrial e sintética dos compostos organossilício.
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