有机硅化学

有机硅化学（organosilicon chemistry）或有机硅化合物化学（organosilicon compound chemistry），是主要研究有机硅化合物性质及反应活性的有机化学，有时也归类为有机金属化学，因为硅是类金属。

有机硅化合物（organosilicon compounds）则是含有碳硅键（C—Si键）的有机化合物Silicon in Organic Synthesis Colvin, E. Butterworth: London 1981。广义上，有机硅化合物是任何含硅有机分子（silicon-containing organic molecules），包括一些经由氧、硫、氮等原子，使有机基团（organyl group）与硅原子间接相连的化合物A. Hosomi, K. Miura. Silicon. Comprehensive Organometallic Chemistry III——From Fundamentals to Applications, Volume 9, Elsevier, 2007, Pages 297-339, ISBN 9780080450476, https://doi.org/10.1016/B0-08-045047-4/00114-X.。其中，简单的碳硅化合物——碳化硅（SiC）则属于一种无机化合物。

大多数有机硅化合物与普通有机化合物类似，无色、易燃、疏水且在空气中稳定。其中，以硅氧键（—Si—O—Si—）为骨架组成的聚硅氧烷，是有机硅化合物中应用最广的一类。

和碳类似，有机硅也是四配位的四面体结构。在生物分子中，还没有找到含有碳硅键的化合物Organosilicon Chemistry S. Pawlenko Walter de Gruyter New York 1986。第一个有机硅化合物是在1863年由法国化学家查尔斯·傅里德尔（Friedel C）和美国化学家詹姆斯·克拉夫茨（Crafts J）共同发现。他们用四氯化硅和二乙基锌反应得到四乙基硅。

官能团
硅是许多官能团的成分，其中大部分的官能团类似于有机化合物。如所述，首要的例外是硅不常与其他元素形成多键。

硅醇、硅醇盐和硅氧烷
是醇的类似物。它们通常通过氯硅烷类的水解制备：
R3SiCl + H2O → R3SiOH + HCl

一个较少用的方法是将氢硅烷氧化，这个过程需要金属催化剂：
2 R3SiH + O2 → 2 R3SiOH

许多硅醇已得到分离，包括(CH3)3SiOH和(C6H5)3SiOH。它们的酸性比所对应的醇大约高500倍。是硅醇的去质子化衍生物：Paul D. Lickiss "The Synthesis and Structure of Organosilanols" Advances in Inorganic Chemistry Volume 42, 1995, Pages 147–262. 
R3SiOH + NaOH → R3SiONa + H2O

硅醇通常失水成硅氧烷：
2 R3SiOH → R3Si-O-SiR3 + H2O

由重复的硅氧烷连接而成的聚合物称为硅氧聚合物。含有Si=O双键的化合物称为，它们极度不稳定。

硅醚
硅醚拥有Si-O-C键。它们通常由醇和氯硅烷类的反应制备：
(CH3)3SiCl + ROH → (CH3)3Si-O-R + HCl
硅醚被广泛用于醇的保护基。

利用Si-F键的强度，氟试剂（如四正丁基氟化铵）可以用来脱除硅醚的保护：
(CH3)3Si-O-R + F− + H2O → (CH3)3Si-F + H-O-R + OH−

氯硅烷类
有机氯硅烷是重要的化合物。它们主要用来制造上述的硅氧聚合物。尤为重要的氯硅烷有二甲基二氯硅烷（Me2SiCl2）、甲基三氯硅烷（MeSiCl3）和三甲基氯硅烷（Me3SiCl）。有商业应用的更特殊衍生物包括二氯甲基苯基硅烷、三氯(氯甲基)硅烷、三氯(二氯苯基)硅烷、三氯乙基硅烷，以及苯基三氯硅烷。

有机硅化合物被广泛用于有机合成，尽管跟其他方法相比，这个用途相对较少用。三甲基氯硅烷 Me3SiCl是主要的硅烷化剂。一个合成此类化合物的经典反应——Flood反应——是将六烷基二硅氧烷R3SiOSiR3、浓硫酸和卤化钠共热。Preparation of Triethylsilicon Halides E. A. Flood J. Am. Chem. Soc.; 1933; 55(4) pp 1735–1736; 

氢硅烷
硅氢键比C–H键较长（分别为148和105 pm），较弱 (分别为299和338 kJ/mol)。三乙基硅烷的化学式为Et3SiH。苯基硅烷为PhSiH3。母体化合物TSiH4称为甲硅烷。

硅烯
有机硅化合物不像碳的同类化合物一样，没有大量双键。Henrik Ottosson and Patrick G. Steel Silylenes, Silenes, and Disilenes: Novel Silicon-Based Reagents for Organic Synthesis? Chem. Eur. J. 2006, 12, 1576–1585 硅烯（具有Si=C键的化合物）是实验室里的奇珍异品，如苯的硅类似物硅杂苯。1967年，Gusel'nikov和Flowers通过将二甲基硅杂环丁烷热裂解，为硅烯提供第一份证据。The thermal decomposition of 1,1-dimethyl-1-silacyclobutane and some reactions of an unstable intermediate containing a silicon–carbon double bond L. E. Gusel'Nikov and M. C. Flowers Chem. Commun. (London), 1967, 864–865, 第一个稳定的硅烯于1981年由Brook报告。A solid silaethene: isolation and characterization Adrian G. Brook, Fereydon Abdesaken, Brigitte Gutekunst, Gerhard Gutekunst, R. Krishna Kallury J. Chem. Soc., Chem. Commun., 1981, 191–192, Brook silenes: inspiration for a generation Kim M. Baines Chem. Commun., 2013, 6366-6369. 

Silenes Gusel'nikov 1967 Brook 1981

二硅烯有Si=Si双键。是炔烃的硅类似物。第一个硅炔（具有硅碳三键的化合物）于2010年报告。Gau, D., Kato, T., Saffon-Merceron, N., De Cózar, A., Cossío, F. and Baceiredo, A. (2010), Synthesis and Structure of a Base-Stabilized C-Phosphino-Si-Amino Silyne. Angewandte Chemie International Edition, 49: 6585–6588. 

硅唑
硅唑，又称硅杂环戊二烯，是金属唑的一员。它们是环戊二烯的硅类似物，目前因为其电致发光和其他电子性质而受到学术关注。Direct synthesis of 2,5-dihalosiloles Organic Syntheses 2008, 85, 53-63 http://www.orgsynth.org/orgsyn/pdfs/V85P0053.pdf Synthesis of new dipyridylphenylaminosiloles for highly emissive organic electroluminescent devices Laurent Aubouy, Philippe Gerbier, Nolwenn Huby, Guillaume Wantz, Laurence Vignau, Lionel Hirsch and Jean-Marc Jano New J. Chem., 2004, 28, 1086–1090, 硅唑的电子运输能力很强。它们具有如此低的LUMO，是因为反键σ硅轨道和丁二烯部分的反键π轨道进行着有利的互动。

参见
配合物
金属有机化学

参考文献

外部連結
 Magnus Walter's Selected Aspects of Organosilicon Chemistry 
 Silicon in organic synthesis 
 Safety data for methyltrichlorosilane  from the Chemistry Department at Oxford University.
 S. Marsden (Editor): Contemporary organosilicon chemistry.  Thematic Series in the Open Access Beilstein Journal of Organic Chemistry.

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Category:元素有机化学