Doutorado
  1. Química inorgânica  1.1. Química de coordenação  1.1.1. Teoria do campo dos ligantes  1.1.2. Teoria do campo cristalino  1.1.3. Teoria de Orbital Molecular para Compostos de Coordenação  1.1.4. Estabilidade de Compostos de Coordenação  1.1.5. Espectros eletrônicos de compostos de coordenação  1.1.6. Isomerismo em Compostos de Coordenação  1.1.7. Cinética e mecanismo das reações de coordenação  1.2. Química Organometálica  1.2.1. Carbonilos metálicos  1.2.2. Alquil e aril metálico  1.2.3. Carbonos de Fischer e Schrock  1.2.4. Adição Oxidativa e Eliminação Redutiva  1.2.5. Hidretos Metálicos  1.2.6. Catalysis by organometallic compounds  1.2.7. Metallocenos e Complexos Sanduíche  1.2.8. Ativação de CH  1.3. Química do estado sólido  1.3.1. Estruturas e Redes Cristalinas  1.3.2. Teoria de bandas e propriedades elétricas  1.3.3. Defeitos no cristal  1.3.4. Síntese de materiais de estado sólido  1.3.5. Propriedades magnéticas e ópticas dos sólidos  1.3.6. Supercondutividade  1.3.7. Íons em estado sólido  1.4. Química Bio-inorgânica  1.4.1. Metaloproteínas e enzimas  1.4.2. Transporte e armazenamento de íons metálicos  1.4.3. O papel dos metais na medicina  1.4.4. Catálise bioinspirada  1.4.5. Interações Metal-DNA  1.4.6. Complexos Metálicos na Ciência Médica  1.5. Lantanídeos e Actinídeos  1.5.1. Configuração eletrônica e estados de oxidação em lantanídeos e actinídeos  1.5.2. Propriedades Espectrais e Magnéticas em Lantanídeos e Actinídeos  1.5.3. Separação e Extração de Lantanídios e Actinídios  1.5.4. Química de coordenação dos elementos do bloco f  1.6. Main Group Chemistry  1.6.1. Química de compostos de boro  1.6.2. Química dos Compostos de Silício e Germânio  1.6.3. Química dos Compostos de Fósforo e Enxofre  1.6.4. Química de organossilício  1.6.5. Química dos Gases Nobres
  2. Química Orgânica  2.1. Mecanismo de reação  2.1.1. Reações de substituição nucleofílica  2.1.2. Reações de adição e substituição eletrofílica  2.1.3. Reações de eliminação  2.1.4. Reações de Rearranjo  2.1.5. Reações Radicais  2.1.6. Reações Pericíclicas  2.1.7. Reações fotoquímicas  2.2. Estereoscópico  2.2.1. Quiralidade e atividade óptica  2.2.2. Análise estrutural  2.2.3. Efeitos estereoeletrônicos  2.2.4. Síntese assimétrica  2.2.5. Estereoquímica Dinâmica  2.3. Química Organometálica na Síntese Orgânica  2.3.1. Reagentes de organolítio e organomagnésio  2.3.2. Reações de acoplamento catalisadas por metais de transição  2.3.3. Reações catalisadas por paládio  2.3.4. Metátese de Olefinas  2.3.5. Catálise de ouro e prata  2.4. Química de produtos naturais  2.4.1. Alcaloides e terpenoides  2.4.2. Esteróides e Flavonoides  2.4.3. Síntese total de produtos naturais  2.4.4. Biossíntese de produtos naturais  2.5. Química Supramolecular  2.5.1. Química Hospedeiro-Convidado  2.5.2. Auto-organização e reconhecimento molecular  2.5.3. Catalise Supramolecular  2.5.4. Máquinas Moleculares
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Química de organossilício


A química de organossilício é uma subdisciplina fascinante e diversificada da química que se cruza com os campos da química orgânica e inorgânica. Trata-se de compostos que contêm ligações carbono-silício (C-Si). O silício, o segundo elemento mais abundante na crosta terrestre, forma a espinha dorsal deste campo que encontra ampla aplicação em ciência de materiais, desenvolvimento de medicamentos, agricultura e mais.

Histórico

O estudo dos compostos de organossilício começou de maneira efetiva no início do século XX. As contribuições iniciais lançaram as bases para a pesquisa e aplicações modernas. A síntese de tetrahaletos de silício por Friedrich Wöhler na década de 1840 foi um dos primeiros estudos de compostos de silício. No entanto, a química de organossilício realmente começou a desenvolver seu potencial com o desenvolvimento da indústria do silício.

Conceitos básicos

Entender a química de organossilício requer familiaridade com os fundamentos da química do silício:

  • A capacidade do silício de formar ligações C-Si estáveis.
  • Grande variedade de possíveis aglomerados contendo silício.
  • Os compostos de organossilício exibem propriedades únicas, como estabilidade térmica e hidrofobicidade.

Estrutura química e ligação

A posição do silício na tabela periódica está logo abaixo do carbono. Isso lhe confere características de ligação semelhantes, mas também algumas diferenças únicas. O silício pode formar compostos com muitos elementos diferentes, e sua química é baseada principalmente na formação de ligações siloxano (Si-O-Si) e silano (Si-H).

SiH4 + 2 Cl2 → SiCl4 + 2 H2

Em termos de ligação, os compostos de organossilício muitas vezes têm átomos de silício ligados a grupos alquila ou arila. A ligação Si-C é uma ligação sigma, que é tipicamente bastante forte, embora mais fraca que uma ligação C-C, levando a diferenças de reatividade e estabilidade em compostos contendo essas ligações.

C Si

Síntese de compostos de organossilício

Os compostos de organossilício podem ser sintetizados de várias maneiras, sendo a mais comum a reação de compostos de organomagnésio (reagentes de Grignard) ou organolítio com clorossilanos:

R-MgX + R'SiCl → R-Si-R' + MgXCl

Outras rotas sintéticas incluem:

  • Hidrossililação, onde os silanos são ligados por meio de múltiplas ligações carbono-carbono.
  • Processo direto ou processo de Rochow para a síntese de metil clorossilano usando um catalisador de cobre.

Aplicações de compostos de organossilício

Os compostos de organossilício têm amplas aplicações em várias indústrias. Aqui estão algumas áreas-chave onde eles têm um impacto significativo:

Indústria de polímeros

Talvez o uso mais proeminente de compostos de organossilício seja na produção de silicones, um grupo de polímeros sintéticos compostos por unidades repetitivas de siloxanos, que são amplamente usados em produtos do dia a dia.

R2SiO (N)

Os silicones são usados em selantes, adesivos, lubrificantes, medicina, utensílios de cozinha e isolamento térmico.

Indústria farmacêutica

A química de organossilício também contribui para o campo farmacêutico. Os compostos de organossilício são explorados por seu potencial terapêutico devido às suas propriedades físico-químicas únicas, como lipofilia aumentada, estabilidade e capacidade de melhorar os mecanismos de entrega de medicamentos.

Agricultura

Na agricultura, os compostos de organossilício são usados como surfactantes e adjuvantes, melhorando a entrega e eficácia de inseticidas e herbicidas.

Propriedades e reações

Os compostos de organossilício têm propriedades únicas que os tornam adequados para uma variedade de aplicações industriais. Essas propriedades incluem:

  • Estabilidade térmica: Polímeros contendo silício costumam exibir alta estabilidade térmica devido à força da ligação Si-O nas ligações siloxano.
  • Hidrofobicidade: A ligação Si-C fornece propriedades repelentes à água, tornando o silicone adequado para aplicações de impermeabilização.
  • Flexibilidade: Os silicones têm flexibilidade em baixas temperaturas, o que os torna ideais em condições climáticas extremas.

A química do silício também é interessante devido à sua capacidade de formar moléculas hipercoordenadas. Ao contrário do carbono, o silício pode aumentar seu número de coordenação além de quatro. Isso leva à formação de moléculas como compostos de silício pentacoordenados e hexacoordenados.

Reações importantes envolvendo compostos de organossilício

Entender a reatividade única do silício nos leva a várias reações-chave:

Hidrossilicação

A hidrossililação é uma reação de adição na qual um reagente silano adiciona-se a ligações insaturadas carbono-carbono (alquenos ou alcinos). Esta reação é importante na preparação de materiais à base de silício:

R-Si-H + CH2=CH2 → R-Si-CH2-CH3

Acoplamento de Kumada

Uma variante das reações de acoplamento cruzado, o acoplamento de Kumada, envolve o acoplamento de compostos de organossilício com haletos arila ou vinil usando catalisadores de níquel ou paládio:

R-Si-R' + R"-X → RR" + X-SiR'

Aspectos ambientais e de saúde

Embora os compostos de organossilício ofereçam benefícios industriais significativos, seu impacto na saúde e no meio ambiente continua sendo um foco de pesquisa contínua. Os polímeros de silicone são geralmente considerados não tóxicos e inofensivos para o meio ambiente. No entanto, a produção e o descarte de compostos de organossilício podem representar preocupações ambientais devido à liberação de materiais persistentes e bioacumulativos.

Perspectivas futuras

O futuro da química de organossilício parece promissor devido a inovações contínuas e à crescente amplitude de suas aplicações. Impulsionado por avanços em catálise, ciência de materiais e química sustentável, novas avenidas de pesquisa estão sendo constantemente exploradas, incluindo:

  • Silicones biocompatíveis para aplicações médicas.
  • Novos polímeros de organossilício para aplicações ambientalmente amigáveis.
  • Próxima geração de semicondutores e materiais fotovoltaicos.

Em geral, a química de organossilício é um campo dinâmico e em rápida evolução que continua a proporcionar desafios e oportunidades interessantes para pesquisadores ao redor do mundo. À medida que suas aplicações crescem, a necessidade de uma compreensão mais profunda e controle sobre suas propriedades se torna ainda mais importante. Entender e aproveitar as propriedades e a reatividade únicas dos compostos de organossilício continuará, sem dúvida, a ser uma parte importante da exploração científica.


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