Doctorado
  1. Química inorgánica  1.1. Química de coordinación  1.1.1. Teoría del campo de ligandos  1.1.2. Teoría del campo de cristales  1.1.3. Teoría del Orbital Molecular para Compuestos de Coordinación  1.1.4. Estabilidad de los compuestos de coordinación  1.1.5. Espectros electrónicos de compuestos de coordinación  1.1.6. Isomería en Compuestos de Coordinación  1.1.7. Cinética y mecanismo de reacciones de coordinación  1.2. Química Organometálica  1.2.1. Carbonilos Metálicos  1.2.2. Alquilo y arilo metálico  1.2.3. Carbenos de Fischer y Schrock  1.2.4. Añadido Oxidativo y Eliminación Reductiva  1.2.5. Hidruros Metálicos  1.2.6. Catalysis por compuestos organometálicos  1.2.7. Metalocénicos y Complejos Sandwich  1.2.8. CH activation  1.3. Química del estado sólido  1.3.1. Estructuras y redes cristalinas  1.3.2. Teoría de bandas y propiedades eléctricas  1.3.3. Defectos en el cristal  1.3.4. Síntesis de materiales en estado sólido  1.3.5. Propiedades magnéticas y ópticas de los sólidos  1.3.6. Superconductividad  1.3.7. Ionics de estado sólido  1.4. Química bio-inorgánica  1.4.1. Metaloproteínas y enzimas  1.4.2. Transporte y almacenamiento de iones metálicos  1.4.3. El papel de los metales en la medicina  1.4.4. Catalización bioinspirada  1.4.5. Interacciones Metal-ADN  1.4.6. Complejos metálicos en la ciencia médica  1.5. Lantánidos y actínidos  1.5.1. Configuración electrónica y estados de oxidación en lantánidos y actínidos  1.5.2. Propiedades Espectrales y Magnéticas en Lantánidos y Actínidos  1.5.3. Separación y Extracción de Lantánidos y Actínidos  1.5.4. Química de coordinación de los elementos del bloque f  1.6. Main Group Chemistry  1.6.1. Química de los compuestos de boro  1.6.2. Química de los compuestos de silicio y germanio  1.6.3. Química de los Compuestos de Fósforo y Azufre  1.6.4. Química organosilícica  1.6.5. Química de Gases Nobles
  2. Química orgánica  2.1. Mecanismo de reacción  2.1.1. Reacciones de sustitución nucleofílica  2.1.2. Reacciones de adición y sustitución electrofílica  2.1.3. Reacciones de eliminación  2.1.4. Reacciones de reordenamiento  2.1.5. Reacciones radicales  2.1.6. Reacciones Pericíclicas  2.1.7. Reacciones fotoquímicas  2.2. Estereoscópico  2.2.1. Quiralidad y actividad óptica  2.2.2. Análisis estructural  2.2.3. Efectos estereolectrónicos  2.2.4. Síntesis asimétrica  2.2.5. Estereoquímica dinámica  2.3. Química Organometálica en la Síntesis Orgánica  2.3.1. Reactivos de organolitio y organomagnesio  2.3.2. Reacciones de acoplamiento catalizadas por metales de transición  2.3.3. Reacciones catalizadas por paladio  2.3.4. Metátesis de olefinas  2.3.5. Catalización de oro y plata  2.4. Química de productos naturales  2.4.1. Alcaloides y terpenoides  2.4.2. Esteroides y Flavonoides  2.4.3. Síntesis total de productos naturales  2.4.4. Biosíntesis de productos naturales  2.5. Química Supramolecular  2.5.1. Química huésped-invitado  2.5.2. Autoensamblaje y reconocimiento molecular  2.5.3. Catalisis Supramolecular  2.5.4. Máquinas moleculares
  3. Química Física  3.1. T termodinámica  3.1.1. Leyes de la Termodinámica  3.1.2. Potencial Químico y Equilibrio  3.1.3. Termodinámica estadística  3.1.4. Termodinámica de no equilibrio  3.2. Química Cuántica  3.2.1. Ecuación de Schrödinger y sus aplicaciones  3.2.2. Teoría de orbitales moleculares  3.2.3. Teoría del funcional de la densidad  3.2.4. Métodos post-Hartree–Fock  3.3. Cinética química  3.3.1. Teoría de la velocidad de reacción  3.3.2. Mechanism and rate laws  3.3.3. Catalisis y cinética enzimática  3.3.4. Dinámica de reacción  3.4. Espectroscopía y estructura molecular  3.4.1. Espectroscopia Infrarroja  3.4.2. Espectroscopia UV-visible  3.4.3. Espectroscopía de Resonancia Magnética Nuclear  3.4.4. Espectrometría de Masas  3.4.5. Espectroscopía Raman  3.5. Química de Superficies y Coloides  3.5.1. Absorción y Catálisis  3.5.2. Surfactantes y micelas  3.5.3. Estabilidad Coloidal  3.5.4. Nanomateriales e Interfaces
  4. Química analítica  4.1. Cromatografía  4.1.1. Cromatografía de Gases  4.1.2. Cromatografía Líquida de Alta Eficiencia  4.1.3. Cromatografía en Capa Fina  4.1.4. Cromatografía iónica  4.2. Técnicas electroanalíticas  4.2.1. Voltametría y Polarografía  4.2.2. Conductometría y potenciometría  4.2.3. Colometría  4.3. Métodos Espectroscópicos  4.3.1. Espectroscopía de absorción atómica  4.3.2. Espectroscopía de Fluorescencia  4.3.3. Difracción de rayos X  4.3.4. Espectroscopía de resonancia paramagnética electrónica  4.4. Quimiometría  4.4.1. Procesamiento de datos y métodos estadísticos  4.4.2. Análisis multidisciplinario  4.4.3. Aprendizaje Automático en Química Analítica
  5. Química Teórica y Computacional  5.1. Simulación de dinámica molecular  5.2. Métodos de química cuántica  5.3. Diseño de fármacos computacional  5.4. Aprendizaje automático en química  5.5. Dinámica molecular ab initio
  6. Biofísica y Química Medicinal  6.1. Descubrimiento y diseño de fármacos  6.2. Cinética enzimática e inhibición  6.3. Enfoque de biología química  6.4. Interacciones proteína-ligando  6.5. Química bioortogonal
  7. Química de materiales  7.1. Química de polímeros  7.1.1. Mecanismo de polimerización  7.1.2. Polímeros Funcionales  7.1.3. Polímero Biodegradable  7.1.4. Polímeros conductores y semiconductores  7.2. Nanoquímica  7.2.1. Nanopartículas y nanoestructuras  7.2.2. Nanomateriales basados en carbono  7.2.3. Quantum dots  7.3. Química Energética y Ambiental  7.3.1. Química de Baterías y Pilas de Combustible  7.3.2. Química verde y materiales sostenibles  7.3.3. Fotocatálisis

Doctorado → Química inorgánica → Main Group Chemistry ↓


Química organosilícica


La química organosilícica es una subdisciplina fascinante y diversa de la química que se cruza con los campos de la química orgánica e inorgánica. Se ocupa de los compuestos que contienen enlaces carbono-silicio (C-Si). El silicio, el segundo elemento más abundante en la corteza terrestre, forma la columna vertebral de este campo que encuentra amplias aplicaciones en la ciencia de materiales, desarrollo de fármacos, agricultura y más.

Antecedentes históricos

El estudio de compuestos organosilícicos comenzó en serio a principios del siglo XX. Las contribuciones tempranas sentaron las bases para la investigación y aplicaciones modernas. La síntesis de tetrahaluros de silicio por Friedrich Wöhler en la década de 1840 fue uno de los primeros estudios de compuestos de silicio. Sin embargo, la química organosilícica realmente no comenzó a desarrollar su potencial hasta el desarrollo de la industria del silicio.

Conceptos básicos

Entender la química organosilícica requiere familiaridad con los fundamentos de la química del silicio:

  • La capacidad del silicio para formar enlaces C-Si estables.
  • Amplia variedad de posibles clústeres que contienen silicio.
  • Los compuestos organosilícicos exhiben propiedades únicas como estabilidad térmica e hidrofobicidad.

Estructura química y enlace

La posición del silicio en la tabla periódica está justo debajo del carbono. Esto le da características de enlace similares, pero también algunas diferencias únicas. El silicio puede formar compuestos con muchos elementos diferentes, y su química se basa principalmente en la formación de enlaces siloxano (Si-O-Si) y silano (Si-H).

SiH4 + 2 Cl2 → SiCl4 + 2 H2

En términos de enlace, los compuestos organosilícicos a menudo tienen átomos de silicio unidos a grupos alquilo o arilo. El enlace Si-C es un enlace sigma, que es típicamente bastante fuerte, aunque más débil que un enlace C-C, lo que conduce a diferentes resultados de reactividad y estabilidad para compuestos que contienen estos enlaces.

C Si

Síntesis de compuestos organosilícicos

Los compuestos organosilícicos pueden sintetizarse de varias maneras, siendo la más común la reacción de compuestos de organomagnesio (reactivos de Grignard) o compuestos organolithium con clorosilanos:

R-MgX + R'SiCl → R-Si-R' + MgXCl

Algunas otras rutas sintéticas incluyen:

  • Hidrosililación, donde los silanos se enlazan a través de enlaces múltiples carbono-carbono.
  • Proceso directo o proceso Rochow para la síntesis de clorometilsilano utilizando un catalizador de cobre.

Aplicaciones de los compuestos organosilícicos

Los compuestos organosilícicos tienen amplias aplicaciones en varias industrias. Aquí hay algunas áreas clave donde tienen un impacto significativo:

Industria de polímeros

Quizás el uso más destacado de los compuestos organosilícicos es en la producción de siliconas, un grupo de polímeros sintéticos compuestos de unidades repetitivas de siloxanos, que se utilizan ampliamente en productos de uso diario.

R2SiO (N)

Las siliconas se utilizan en selladores, adhesivos, lubricantes, medicina, utensilios de cocina y aislamiento térmico.

Industria farmacéutica

La química organosilícica también contribuye al campo farmacéutico. Los compuestos organosilícicos son explorados por su potencial terapéutico debido a sus propiedades físico-químicas únicas como mayor lipofilia, estabilidad y capacidad para mejorar los mecanismos de liberación de fármacos.

Agricultura

En la agricultura, los compuestos organosilícicos se utilizan como surfactantes y coadyuvantes, mejorando la entrega y efectividad de insecticidas y herbicidas.

Propiedades y reacciones

Los compuestos organosilícicos tienen propiedades únicas que los hacen adecuados para una variedad de aplicaciones industriales. Estas propiedades incluyen:

  • Estabilidad térmica: Los polímeros que contienen silicio a menudo exhiben alta estabilidad térmica debido a la fuerza del enlace Si-O en las uniones siloxano.
  • Hidrofobicidad: El enlace Si-C proporciona propiedades repelentes al agua, lo que hace que la silicona sea adecuada para aplicaciones de impermeabilización.
  • Flexibilidad: Las siliconas tienen flexibilidad a bajas temperaturas, lo que las hace ideales en condiciones climáticas extremas.

La química del silicio también es interesante por su capacidad para formar moléculas hipercoordinadas. A diferencia del carbono, el silicio puede aumentar su número de coordinación más allá de cuatro. Esto lleva a la formación de moléculas como compuestos de silicio pentacoordinados y hexacoordinados.

Reacciones importantes que involucran compuestos organosilícicos

Entender la reactividad única del silicio nos lleva a varias reacciones clave:

Hidrosilicaciación

La hidrosililación es una reacción de adición en la que un reactivo de silano se añade a enlaces insaturados carbono-carbono (alquenos o alquinos). Esta reacción es importante en la preparación de materiales basados en silicio:

R-Si-H + CH2=CH2 → R-Si-CH2-CH3

Acoplamiento de Kumada

Una variante de las reacciones de acoplamiento cruzado, el acoplamiento de Kumada, implica el acoplamiento de compuestos organosilícicos con haluros arilo o vinilo usando catalizadores de níquel o paladio:

R-Si-R' + R"-X → RR" + X-SiR'

Aspectos ambientales y de salud

Mientras que los compuestos organosilícicos ofrecen beneficios industriales significativos, su impacto en la salud y el medio ambiente sigue siendo un foco de investigación continua. Los polímeros de silicona generalmente se consideran no tóxicos e inofensivos para el medio ambiente. Sin embargo, la producción y eliminación de compuestos organosilícicos pueden plantear preocupaciones ambientales debido a la liberación de materiales persistentes y bioacumulables.

Perspectivas futuras

El futuro de la química organosilícica parece prometedor debido a innovaciones continuas y al creciente alcance de sus aplicaciones. Impulsado por avances en catálisis, ciencias de materiales y química sostenible, continuamente se exploran nuevas vías de investigación, incluyendo:

  • Siliconas biocompatibles para aplicaciones médicas.
  • Nuevos polímeros organosilícicos para aplicaciones ambientalmente amigables.
  • Semiconductores de próxima generación y materiales fotovoltaicos.

En general, la química organosilícica es un campo dinámico y en rápida evolución que continúa proporcionando desafíos interesantes y oportunidades para investigadores de todo el mundo. A medida que sus aplicaciones crecen, la necesidad de una comprensión más profunda y el control sobre sus propiedades se vuelve aún más importante. Comprender y aprovechar las propiedades y la reactividad únicas de los compuestos organosilícicos sin duda continuará siendo una parte importante de la exploración científica.


Doctorado → 1.6.4


U
username
0%
completado en Doctorado

← Anterior (1.6.3)
Química de los Compuestos de Fósforo y Azufre
Siguiente (1.6.5) →
Química de Gases Nobles

Comentarios 



Química organosilícica

https://www.chemistryelite.com/phd/1.6.4?ceal=es