Οργανικές ενώσεις με πυρίτιο

Οι οργανικές ενώσεις με πυρίτιο είναι οργανικές ενώσεις που περιέχουν πυρίτιο. Οι οργανοπυριτικές ενώσεις είναι οργανικές ενώσεις που περιέχουν χημικό δεσμό C-Si. Ο υποκλάδος της οργανικής χημείας που ασχολείται με τις οργανοπυριτικές ενώσεις ονομάζεται οργανοπυριτική χημεία, που εξερευνά τις ιδιότητες και τη δραστικότητά τους. Οι περισσότερες οργανοπυριτικές ενώσεις είναι παρόμοιες με τις κοινές οργανικές ενώσεις, όντας άχρωμες, εύφλεκτες, υδρόφοβες και σταθερές. Η πρώτη οργανοπυριτική ένωση που παράχθηκε ήταν το τετραιθυλοσιλάνιο [(CH3CH2)4Si]. Ανακαλύφθηκε από τους Τσαρλς Φρέντελ (Charles Friedel) και Τζέιμς Κραφτς (James Crafts) το 1863 με χημική αντίδραση τετραχλωροπυριτίου (SiCl4) με διαιθυλοψευδάργυρο [(CH3CH2)2Zn]. Υπενθυμίζεται ότι το καρβίδιο του πυριτίου (SiC) είναι ανόργανη ένωση.

 Παρουσία και εφαρμογές 

Οι οργανοπυριτικές ενώσεις βρίσκονται ευρύτατα σε εμπορικά προϊόντα. Τα πιο συνηθισμένα είναι στεγανοποιητικά, συνθετικά καλαφατίσματος, συγκολλητικά και επιχρήσματα, που είναι φτιαγμένα από σιλικόνες. Οι σιλικόνες καλαφατίσματος και τα επαγγελματικά στεγανοποιητικά είναι φτιαγμένα κυρίως από οργανοπυριτικές ενώσεις. Η πολυδιμεθυλοσιλοξάνη (PDMS) είναι το κύριο συστατικό των σιλικονών.

 Βιολογία και ιατρική 

Οι δεσμοί άνθρακα - πυριτίου είναι γενικά απούσες από τις βιοχημικές διεργασίεςOrganosilicon Chemistry S. Pawlenko Walter de Gruyter New York 1986, παρόλο που η φευγαλέα ύπαρξή τους έχει αναφερθεί σε ένα άλγος του γλυκού νερούStephen D. Kinrade, Ashley-M. E. Gillson and Christopher T. G. Knight (2002), Silicon-29 NMR evidence of a transient hexavalent silicon complex in the diatom Navicula pelliculosa. J. Chem. Soc., Dalton Trans., 307–309, doi:10.1039/b105379p. Το σιλαφλουοφένιο είναι μια οργανοπυριτική ένωση που λειτουργεί ως πυρεθροειδές εντομοκτόνο. Αρκετές οργανοπυριτικές ενώσεις βρίσκονται υπό διερεύνηση για χρήση σε φαρμακευτικά προϊόνταBains, W.; Tacke, R. "Silicon chemistry as a novel source of chemical diversity in drug design" Curr Opin Drug Discov Devel. 2003 Jul;6(4):526-43..

 Ιδιότητες των δεσμών Si-C, Si-Ο και Si-F 

Στις περισσότερες οργανοπυριτικές ενώσεις το πυρίτιο δρα ως τετρασθενές και με τετραεδρική δομή. Οι δεσμοί Si - C, συγκρινόμενοι με τους δεσμούς C - C είναι μακρύτεροι (186 pm έναντι 154 pm) και ασθενέστεροι, με ενέργεια διάσπασης 451 kJ/mol έναντι 607 kJ/molHandbook of Chemistry and Physics, 81st Edition CRC Press ISBN 0-8493-0481-4. Οι δεσμοί C - Si είναι ελαφρώς πολωμένοι, γιατί ο άνθρακας έχει υψηλότερη ηλεκτραρνητικότητα από το πυρίτιο (2,55 έναντι 1,90, κατά Paouling). Οι δεσμοί Si - C μπορούν να διασπούνται ταχύτερα από τους τυπικούς δεσμούς C - C. Μια συνέπεια της πόλωσης των δεσμών Si - C είναι η αποκαλούμενη αντίδραση Σακουράι (Sakurai reaction)Silicon in Organic Synthesis Colvin, E. Butterworth: London 1981. Αρκετά αλκυλοσιλάνια μπορούν να οξειδωθούν σχηματίζοντας αλκοόλες, σύμφωνα με την οξείδωση Φλέμινγκ - Ταμάο (Fleming–Tamao oxidation). Μια άλλη συνέπεια της πόλωσης των δεσμών Si - C είναι το φαινόμενο β-πυριτίου (β-silicon), δηλαδή του φαινομένου της σταθεροποίησης του β - ατόμου μετά το πυρίτιο σε ένα καρβοκατιόν, με πολλές επιπτώσεις για τη χημική δραστικότητα των αντίστοιχων ενώσεων.

Οι δεσμοί Si - Ο είναι πολύ ισχυρότεροι σε σύγκριση με τους τυπικούς απλούς δεσμούς C - O (809 kJ/mol έναντι 538 kJ/mol). Η «προτίμηση» σχηματισμού των δεσμών Si - O, έναντι των δεσμών C - O, οδηγούν σε πολλές οργανικές χημικές αντιδράσεις, όπως ο ανασχηματισμός Μπρουκ (Brook rearrangement) και η ολεφίνιση Πέτερσον (Peterson olefination). Σε σύγκριση με το δεσμό Si - O, ο δεσμός Si - F είναι ακόμη ισχυρότερος.

 Αναφορές και σημειώσεις 

*