Докторант
  1. Неорганическая химия  1.1. Координационная химия  1.1.1. Теория поля лигандов  1.1.2. Теория кристаллического поля  1.1.3. Теория молекулярных орбиталей для координационных соединений  1.1.4. Устойчивость координационных соединений  1.1.5. Электронные спектры координационных соединений  1.1.6. Изомерия в координационных соединениях  1.1.7. Кинетика и механизм координационных реакций  1.2. Органометаллическая химия  1.2.1. Металлокарбонилы  1.2.2. Металлические алкилы и арилы  1.2.3. Карбены Фишера и Шрока  1.2.4. Оксидативное присоединение и восстановительное элиминирование  1.2.5. Металлические гидриды  1.2.6. Катализ с помощью металлоорганических соединений  1.2.7. Металлоцены и сэндвич-комплексы  1.2.8. Активация CH  1.3. Химия твердых тел  1.3.1. Кристаллические структуры и решетки  1.3.2. Теория зон и электрические свойства  1.3.3. Дефекты в кристалле  1.3.4. Синтез твердых материалов  1.3.5. Магнитные и оптические свойства твердых тел  1.3.6. Сверхпроводимость  1.3.7. Ионика твердого состояния  1.4. Био-неорганическая химия  1.4.1. Металлопротеины и ферменты  1.4.2. Транспорт и хранение ионов металлов  1.4.3. Роль металлов в медицине  1.4.4. Катализ, вдохновленный биологией  1.4.5. Взаимодействия металлов с ДНК  1.4.6. Metal Complexes in Medical Science  1.5. Лантаноиды и актиноиды  1.5.1. Электронная конфигурация и степени окисления в лантаноидах и актиноидах  1.5.2. Спектральные и магнитные свойства в лантанидах и актиноидах  1.5.3. Разделение и извлечение лантаноидов и актинойдов  1.5.4. Координационная химия элементов f-блока  1.6. Химия главной группы  1.6.1. Химия соединений бора  1.6.2. Химия соединений кремния и германия  1.6.3. Химия соединений фосфора и серы  1.6.4. Органосиликатная химия  1.6.5. Химия инертных газов
  2. Органическая химия  2.1. Механизм реакции  2.1.1. Реакции нуклеофильного замещения  2.1.2. Электрофильные реакции присоединения и замещения  2.1.3. Реакции элиминирования  2.1.4. Реакции перегруппировки  2.1.5. Радикальные реакции  2.1.6. Перициклические реакции  2.1.7. Фотохимические реакции  2.2. Стереохимия  2.2.1. Хиральность и оптическая активность  2.2.2. Структурный анализ  2.2.3. Стереоэлектронные эффекты  2.2.4. Асимметричный синтез  2.2.5. Динамическая стереохимия  2.3. Органометаллическая химия в органическом синтезе  2.3.1. Органолитиевые и органомагниевые реагенты  2.3.2. Реакции сопряжения, катализируемые переходными металлами  2.3.3. Реакции, катализируемые палладием  2.3.4. Олефиновый метатезис  2.3.5. Катализ золота и серебра  2.4. Химия природных продуктов  2.4.1. Алкалоиды и терпеноида  2.4.2. Стероиды и флавоноиды  2.4.3. Полный синтез природных соединений  2.4.4. Биосинтез природных продуктов  2.5. Супрамолекулярная химия  2.5.1. Химия "хозяин-гость"  2.5.2. Самосборка и молекулярное распознавание  2.5.3. Супрамолекулярный катализа  2.5.4. Молекулярные машины
  3. Физическая химия  3.1. Термодинамика  3.1.1. Законы термодинамики  3.1.2. Химический потенциал и равновесие  3.1.3. Статистическая термодинамика  3.1.4. Неравновесная термодинамика  3.2. Квантовая химия  3.2.1. Уравнение Шрёдингера и его применения  3.2.2. Теория молекулярных орбиталей  3.2.3. Теория функционала плотности  3.2.4. Методы пост-Хартри–Фока  3.3. Химическая кинетика  3.3.1. Теория скорости реакции  3.3.2. Механизм и законы скорости  3.3.3. Катализ и кинетика ферментов  3.3.4. Динамика реакций  3.4. Спектроскопия и молекулярная структура  3.4.1. Инфракрасная спектроскопия  3.4.2. УФ-видимая спектроскопия  3.4.3. Спектроскопия ядерного магнитного резонанса  3.4.4. Масс-спектрометрия  3.4.5. Раманская спектроскопия  3.5. Поверхностная и коллоидная химия  3.5.1. Адсорбция и катализм  3.5.2. ПАВ и мицеллы  3.5.3. Коллоидная стабильность  3.5.4. Наноматериалы и интерфейсы
  4. Аналитическая химия  4.1. Хроматография  4.1.1. Газовая хроматография  4.1.2. Высокоэффективная жидкостная хроматография  4.1.3. Thin Layer Chromatography  4.1.4. Ионная хроматография  4.2. Электроаналитические методы  4.2.1. Вольтамметрия и Полярография  4.2.2. Кондуктометрия и потенциометрия  4.2.3. Кулонометрия  4.3. Спектроскопические методы  4.3.1. Атомно-абсорбционная спектроскопия  4.3.2. Флуоресцентная спектроскопия  4.3.3. Рентгеновская дифракция  4.3.4. Спектроскопия электронного парамагнитного резонанса  4.4. Хемометрика  4.4.1. Обработка данных и статистические методы  4.4.2. Мультдисциплинарный анализ  4.4.3. Машинное обучение в аналитической химии
  5. Теоретическая и вычислительная химия  5.1. Молекулярное динамическое моделирование  5.2. Методы квантовой химии  5.3. Компьютерное проектирование лекарств  5.4. Машинное обучение в химии  5.5. Аб иницио молекулярная динамика
  6. Биофизика и медицинская химия  6.1. Открытие и разработка лекарств  6.2. Кинетика ферментов и ингибирование  6.3. Подход к химической биологии  6.4. Взаимодействия белок-лиганд  6.5. Биоортогональная химия
  7. Химия материалов  7.1. Химия полимеров  7.1.1. Механизм полимеризации  7.1.2. Функциональные полимеры  7.1.3. Биоразлагаемые полимеры  7.1.4. Проводящие и полупроводниковые полимеры  7.2. Нанохимия  7.2.1. Наночастицы и наноструктуры  7.2.2. Наноматериалы на основе углерода  7.2.3. Квантовые точки  7.3. Энергетическая и экологическая химия  7.3.1. Battery and Fuel Cell Chemistry  7.3.2. Зеленая химия и устойчивые материалы  7.3.3. Фотокатализ

Докторант → Неорганическая химия → Химия главной группы ↓


Органосиликатная химия


Органосиликатная химия - это увлекательная и разнообразная поддисциплина химии, пересекающаяся с областями органической и неорганической химии. Она занимается соединениями, содержащими углерод-кремниевые (C-Si) связи. Кремний, второй по распространенности элемент в земной коре, составляет основу этой области, находящей широкое применение в материаловедении, разработке лекарств, сельском хозяйстве и других областях.

Историческая справка

Исследование органосиликатных соединений началось всерьез в начале 20 века. Ранние вклады заложили основу для современных исследований и применения. Синтез тетрагалоидов кремния Фридрихом Вёлером в 1840-х годах был одним из самых ранних исследований кремниевых соединений. Однако органосиликатная химия действительно не начала развивать свой потенциал до появления кремниевой промышленности.

Основные концепции

Понимание органосиликатной химии требует знакомства с основами химии кремния:

  • Способность кремния образовывать стабильные связи C-Si.
  • Широкий ассортимент возможных кремниевых кластеров.
  • Органосиликатные соединения обладают уникальными свойствами, такими как термостабильность и гидрофобность.

Химическая структура и связь

Позиция кремния в периодической таблице находится прямо под углеродом. Это придаёт ему сходные характеристики связи, но также и некоторые уникальные различия. Кремний может образовывать соединения со многими различными элементами, и его химия в основном основывается на образовании силоксановых (Si-O-Si) и силановых (Si-H) связей.

SiH4 + 2 Cl2 → SiCl4 + 2 H2

С точки зрения связывания, органосиликатные соединения часто имеют кремниевые атомы, связанные с алкильными или арильными группами. Связь Si-C является сигма-связью, которая обычно довольно прочная, однако слабее, чем связь C-C, что приводит к различной реакции и стабильности соединений, содержащих эти связи.

C Si

Синтез органосиликатных соединений

Органосиликатные соединения могут быть синтезированы несколькими способами, самый распространенный из которых - это реакция органомагниевых (реактивы Гриньяра) или органолитиевых соединений с хлоросиланами:

R-MgX + R'SiCl → R-Si-R' + MgXCl

Некоторые другие синтетические методы включают:

  • Гидросилирование, где силаны связываются через углерод-углеродные кратные связи.
  • Прямой процесс или процесс Рочоу для синтеза метилхлоросилана с использованием медного катализатора.

Применение органосиликатных соединений

Органосиликатные соединения имеют широкое применение в различных отраслях. Вот некоторые ключевые области, где они оказывают значительное влияние:

Полимерная промышленность

Возможно, наиболее заметное использование органосиликатных соединений - это производство силиконов, группы синтетических полимеров, состоящих из повторяющихся единиц силоксанов, которые широко используются в повседневных продуктах.

R2SiO (N)

Силиконы используются в герметиках, клеях, смазках, медицине, кухонных принадлежностях и термоизоляции.

Фармацевтическая промышленность

Органосиликатная химия также вносит вклад в фармацевтическую область. Органосиликатные соединения исследуются на предмет их терапевтического потенциала благодаря их уникальным физико-химическим свойствам, таким как увеличенная липофильность, стабильность и способность улучшать механизмы доставки лекарств.

Сельское хозяйство

В сельском хозяйстве органосиликатные соединения применяются как сурфактанты и адъюванты, улучшая доставку и эффективность инсектицидов и гербицидов.

Свойства и реакции

Органосиликатные соединения обладают уникальными свойствами, делающими их пригодными для различных промышленных применений. Эти свойства включают:

  • Термостабильность: Полимеры, содержащие кремний, часто обладают высокой термостабильностью благодаря прочности связи Si-O в силоксановых связках.
  • Гидрофобность: Связь Si-C обеспечивает водоотталкивающие свойства, делая силикон подходящим для водонепроницаемых применений.
  • Гибкость: Силиконы обладают гибкостью при низких температурах, что делает их идеальными в экстремальных погодных условиях.

Химия кремния также интересна благодаря его способности образовывать гиперкоординированные молекулы. В отличие от углерода, кремний может увеличивать свою координацию более чем до четырех связей. Это приводит к образованию таких молекул, как пентакоординированные и гексаокоординированные кремниевые соединения.

Важные реакции с участием органосиликатных соединений

Понимание уникальной реакционной способности кремния ведет нас к нескольким ключевым реакциям:

Гидросилирование

Гидросилирование - это реакция присоединения, в которой силановый реагент добавляется к ненасыщенным углерод-углеродным связям (алкенам или алкинам). Эта реакция важна в приготовлении кремний-содержащих материалов:

R-Si-H + CH2=CH2 → R-Si-CH2-CH3

Кумадовская сцепка

Вариант реакций сопряжения, кумадовская сцепка, включает сопряжение органосиликатных соединений с арильными или виниловыми галогенидами с использованием никелевых или палладиевых катализаторов:

R-Si-R' + R"-X → RR" + X-SiR'

Экологические и медицинские аспекты

Хотя органосиликатные соединения предлагают значительные промышленные преимущества, их воздействие на здоровье и окружающую среду остается объектом текущих исследований. Силиконовые полимеры обычно считаются нетоксичными и безвредными для окружающей среды. Однако производство и утилизация органосиликатных соединений могут представлять экологические проблемы из-за выделения стойких и биоаккумулятивных материалов.

Будущие перспективы

Будущее органосиликатной химии представляется многообещающим благодаря постоянным инновациям и расширяющейся области ее применения. Обусловленными достижениями в катализе, материаловедении и устойчивой химии, новые пути исследований постоянно исследуются, в том числе:

  • Биосовместимые силиконы для медицинских применений.
  • Новые органосиликатные полимеры для экологически чистых применений.
  • Полупроводники следующего поколения и фотовольтаические материалы.

В целом, органосиликатная химия - это динамичная и быстро развивающаяся область, которая продолжает предоставлять интересные вызовы и возможности для исследователей по всему миру. По мере роста ее применения необходимость более глубокого понимания и управления их свойствами становится еще более важной. Понимание и использование уникальных свойств и реакционной способности органосиликатных соединений, безусловно, будет важной частью научных исследований.


Докторант → 1.6.4


U
username
0%
завершено в Докторант

← Предыдущий (1.6.3)
Химия соединений фосфора и серы
Следующий (1.6.5) →
Химия инертных газов

Комментарии 



Органосиликатная химия

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