有机硅化合物

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分子中含有碳-硅键的有机化合物。重要的有机硅化合物有硅烷硅氧烷和有机硅高分子
中文名
有机硅化合物
外文名
organosilicon compound
含    有
碳-硅键
类    型
有机化合物

有机硅化合物简介

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有机硅化合物
organosilicon compound

有机硅化合物化学反应

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硅烷的通式SinH2n+2。已知的有SiH4 、Si2H6、Si3H8、Si4H10、Si5H12和Si6H14六种直链的或支链的氢化硅。硅烷的热稳定性随着分子中硅原子的增多而迅速降低。SiH4和Si2H6在400℃时开始分解,Si4H10 在室温时已明显分解,Si6H14的分解速率更快。硅烷在空气中能燃烧,生成SiO2和水;与卤素单质作用生成卤代硅烷;在催化剂存在下与卤化氢作用生成卤代物;硅烷能被水分解成SiO2和氢气;硅烷与醇类反应生成硅酸酯。此外,硅烷在催化剂存在下还能与氯仿发生氢和氯的对换作用。
硅烷可由卤化硅与氢化铝锂在乙醚中反应制取。硅烷中的甲硅烷较重要,它是热分解法制取超级硅,生产半导体硅的原料。硅氧烷是含有结构的有机硅化合物,简单的硅氧烷如下:硅氧烷可由有机卤化硅烷水解而制得。它是聚硅氧烷的单体。

有机硅化合物硅的成键特征

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硅和碳同属元素周期表的第ⅣA族,它们都是4价态元素。二者在化学性质上有许多相似的地方,能够形成许多结构相似的化合物,例如硅烷、卤代硅烷、硅醇、硅醚和硅酮等(见表1)。这类化合物分子含有碳-硅键,称为有机硅化合物。[1] 
碳化合物
硅化合物
名称
构造式
名称
构造式
甲烷
CH4
甲硅烷
SiH4
乙烷
CH3-CH3
乙硅烷
H3Si-H3Si
三氯甲烷
CHCl3
三氯(甲)硅烷
SiHCl3
四氯化碳
CCl4
四氯化硅
SiCl4
甲醇
CH3OH
甲硅醇
SiH3OH
四甲基甲烷
(CH3)C
四甲基(甲硅)烷
(CH3)4Si
叔丁基醚
(CH3)C-O-C(CH3)
六甲基二(甲)硅醚
(CH3)3Si-O-Si(CH3)3
表1:碳化合物与相应的硅化合物[1] 
但是碳和硅在性质上又有差别,这些差别反映在有机硅化合物的结构上,有如下几个突出的特点[1] 
1、Si-Si键没有C-C键牢固,因此硅原子不能形成很长的硅链。已知的最长硅链为6个硅原子的己硅烷。但是,Si-O键的键能比C-O键能大,因而硅能通过Si-O键形成很长的聚硅氧链。这可以从下面列出的电负性和键能数据得到解释。
电负性:Si 1.8;C 2.5;O 3.5;H 2.15
键 能(kJ/mol):C-Si 301
C-C 327.3>Si-Si 221.5
C-H 415.3>Si-H 317.7
C-O 359.8<Si-O 451.4
2、硅一般不能形成烯烃、炔烃相应的硅化物,也不形成简单的硅芳香环。
3、硅原子半径比碳大(硅原子半径0.117nm,碳原子半径0.077nm),可极化度大,而电负性较小,与C、H相连时呈正电性,因此易受亲核试剂进攻。由于碳原子体积较大,在反应时所受空间位阻较小,因而化学反应活性比碳大。
4、硅原子除以sp3杂化轨道成键外,还可利用其空的3d轨道参与成键,采取sp3d杂化(五配位体,双三角锥型络合物)或sp3d2杂化(六配位体,正八面体型络合物)形成不同的化合物。如氟硅酸根负离子[SiF6]2-就是一个六配位体化合物。
有机硅化合物自20世纪30年代以来得到了迅速的发展,是元素有机化合物中研究的较多的一种,在现代化学工业中占有相当重要的地位。[1] 

有机硅化合物化合物

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有机硅高分子是主链含有硅原子的高分子化合物。目前最主要的有机硅高分子是聚硅氧烷。聚硅氧烷是由许多含双键的单体聚合而成的链状、环状或网状的高分子化合物,通常称为硅酮。它的结构特点是含有一个硅、氧原子交替排列的基本骨架,每个硅原子上都连有有机基团。聚硅氧烷中的硅氧键具有高稳定性。在商品硅酮中,有机基团是甲基、较长的烷基、氟代烷基、苯基、乙烯基和一些其他基团。这类聚合物耐高温和低温,防水,防潮,对化学药品稳定,并有优良的介电性能。例如,硅橡胶、硅树脂、硅油、硅漆等可用作高级润滑剂、高级绝缘材料、织物防水剂、脱膜剂、上光剂、消泡剂等。
有些有机硅化合物还可做有机合成试剂,如硅氢化试剂。
参考资料
  • 1.    姚映钦.有机化学:武汉理工大学出版社,2005-1:312-313
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