Силанол — это функциональная группа в химии кремния со связностью Si–O–H. Он связан с гидроксильной функциональной группой (C–O–H), присутствующей во всех спиртах . Силанолы часто используются в качестве промежуточных продуктов в кремнийорганической химии и силикатной минералогии. [1] Если силанол содержит один или несколько органических остатков, это органосиланол .
Первым изолированным примером силанола был Et 3 SiOH , о котором сообщил в 1871 году Альберт Ладенбург . «Силикол» он получил гидролизом Et 3 SiOEt (Et = C 2 H 5 ). [2]
Силанолы обычно синтезируют путем гидролиза галосиланов, алкоксисиланов или аминосиланов. Хлоросиланы являются наиболее распространенными реагентами:
Для гидролиза фторсиланов требуются более активные реагенты, т.е. щелочи. Алкоксисиланы ( силиловые эфиры ) типа R 3 Si(OR') гидролизуются медленно. По сравнению с силиловыми эфирами силилацетаты гидролизуются быстрее, причем высвобождаемая уксусная кислота менее агрессивна. По этой причине иногда рекомендуются силилацетаты. [3]
Альтернативный путь включает окисление гидросиланов. Был использован широкий спектр окислителей, включая воздух, перкислоты , диоксираны и перманганат калия (для затрудненных силанов). В присутствии металлических катализаторов силаны подвергаются гидролизу: [3]
Расстояние связи Si-O обычно составляет около 1,65 Å . [3] В твердом состоянии силанолы образуют водородные связи. [4]
Большинство силанолов имеют только одну группу ОН, например триметилсиланол . Известны также некоторые силандиолы, например дифенилсиландиол . Для пространственно объемных заместителей получены даже силанетриолы. [5] [3]
Силанолы более кислые, чем соответствующие спирты. Эта тенденция контрастирует с тем фактом, что Si гораздо менее электроотрицательен, чем углерод (1,90 против 2,55 соответственно). Для Et 3 SiOH значение p K a оценивается в 13,6 против 19 для трет -бутилового спирта . P K a 3 -ClC 6 H 4 )Si(CH 3 ) 2 OH равен 11. [3] Из-за большей кислотности силанолы могут быть полностью депротонированы в водном растворе, особенно арилсиланолы. Сопряженное основание называется силоксидом или силанолатом.
Несмотря на несоответствие кислотности, основность алкоксидов и силоксидов схожа. [3]
Силанолы конденсируются с образованием дисилоксанов :
Превращение силилгалогенидов, ацетатов и простых эфиров в силоксаны происходит через силанолы. Золь -гель процесс , который влечет за собой превращение, например, Si(OEt) 4 в гидратированный SiO 2 , протекает через силанольные интермедиаты.
Силанолы существуют не только в виде химических соединений , но и широко распространены на поверхности кремнезема и родственных силикатов . Их присутствие отвечает за абсорбционные свойства силикагеля. [6] В хроматографии дериватизация доступных силанольных групп в связанной неподвижной фазе с триметилсилильными группами называется эндкэпированием . Органосиланолы встречаются в качестве промежуточных продуктов в промышленных процессах, таких как производство силиконов . Более того, органосиланолы встречаются в качестве метаболитов при биодеградации силиконов с малыми кольцами у млекопитающих.
Некоторые силанедиолы и силанетриолы ингибируют гидролитические ферменты, такие как термолизин [7] и ацетилхолинэстераза . [8]
Буквально силанол относится к одному соединению с формулой H 3 SiOH ( номер Chemical Abstracts 14475-38-8). Семейства SiH 4− n (OH) n ( n = 1, 2, 3, 4) весьма нестабильны и представляют преимущественно интерес для химиков-теоретиков. Пергидроксилированный силанол, иногда называемый ортокремниевой кислотой , часто обсуждается в расплывчатых терминах, но не был хорошо охарактеризован.