Organosilicon chemistry
研究碳-硅键化合物，是硅酮和工业的关键。
有机硅化学专注于研究含有碳-硅直接键合的化合物。这些有机硅化合物通常无色、易燃、疏水且空气中稳定，但碳化硅被归类为无机物。该领域始于1863年，查尔斯·弗里德尔和詹姆斯·克拉夫茨合成了第一个有机氯硅烷，并在制备乙基和甲基原硅酸时描述了一种聚硅酸醚。弗雷德里克·S·基平进行了大量早期研究，他于1904年创造了“硅酮”一词，尽管该名称误导性地暗示了类似酮的结构。基平使用格氏试剂制备烷基硅烷和芳基硅烷，并首次制备了硅酮低聚物和聚合物。1945年，尤金·G·罗乔描述了米勒-罗乔工艺，这是一种重要的工业方法。大多数有机硅化合物源自有机氯硅烷，这些氯硅烷通过直接法由氯甲烷与硅铜合金反应制得；二甲基二氯硅烷是主要产物，每年约有一百万吨有机硅化合物通过这种方式生产。另一种关键的形成方法是氢化硅烷化，即利用铂族金属催化剂将Si–H键加成到不饱和底物（如烯烃）上。碳-硅键比碳-碳键更长、更弱，且由于硅的电负性较低，C–Si键略微向碳极化。硅易受氧、氯或氟的亲核攻击，而Si–O键尤为牢固。有机硅化合物广泛存在于商业产品中，包括消泡剂、填缝剂、粘合剂和涂料。尽管碳-硅键在生物学中不存在，但酶已被用于在活体微生物中人工构建此类键。硅氟菊酯是一种有机硅拟除虫菊酯杀虫剂，多种此类化合物已被研究作为药物。
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.
背景与渊源
弗雷德里克·S·基平在20世纪初开创了有机硅化合物的研究，利用格氏试剂制备烷基硅烷和芳基硅烷，并首次制备了硅酮低聚物和聚合物。他于1904年创造了“硅酮”一词，尽管该名称与酮类的相似性具有误导性。20世纪60年代，陶氏化学公司设立了一项以他命名的奖项，以表彰对硅化学的重大贡献。尤金·G·罗乔后来描述了米勒-罗乔工艺，这是一种通过氯甲烷与硅铜合金反应生产有机氯硅烷的重要工业方法，主要产物为二甲基二氯硅烷，同时生成三甲基氯硅烷和甲基三氯硅烷；每年约有一百万吨有机硅化合物通过这种方式制备。第一个有机硅化合物四乙基硅烷于1863年由查尔斯·弗里德尔和詹姆斯·克拉夫茨从四氯硅烷和二乙基锌合成。有机硅化合物通常无色、易燃、疏水且空气中稳定。它们广泛用于商业产品，如由硅酮制成的消泡剂、填缝剂、粘合剂和涂料，以及用于与除草剂和杀菌剂配合使用的农用助剂。碳-硅键在自然界生物学中不存在，尽管酶已被用于在微生物中人工构建此类键。
阅读指南
有机硅化学因其在商业产品中的广泛应用而具有重要意义，包括由硅酮制成的消泡剂、填缝剂、粘合剂和涂料。该领域还通过用于除草剂和杀菌剂的助剂为农业做出贡献，并通过研究的药物和杀虫剂硅氟菊酯为医学做出贡献。在工业上，直接法生产关键的甲基氯硅烷，如二甲基二氯硅烷，每年约制备100万吨。氢化硅烷化是另一种形成Si–C键的主要方法，使用铂族金属催化剂。硅的独特键合——更长、更弱的C–Si键、高Si–O键能以及对亲核攻击的敏感性——支撑了许多反应，如樱井反应和布鲁克重排。尽管碳-硅键在生物学中不存在，但酶已被用于在活体微生物中人工构建此类键。基平和罗乔的遗产在有机硅化合物的工业和合成重要性中得以延续。