学习要求
1、讨论锂、硼、硅及过渡元素的有机化合物。
2、结合前面已学过的有关镁、磷、硫等元素有机化
合物的知识,使我们对元素有机化学有一个初步的
认识。
元素有机化合物
概 述
一般将含有 金属 -碳键( M-C)的化合物 称为有机
金属化合物或金属有机化合物。
元素有机化合物是指有机基团以碳原子直接于金
属或非金属元素( H,O,N,Cl,Br,I,S等非金
属元素除外)相连接的化合物。
如果有机基团是通过氧原子与金属相或非金属元
素相连接的,这一类化合物就不属于元素有机化合物。
例如,醇钠( RONa)、磷酸酯 [(RO)3PO]
1827年问世的 ZeiseKPtCl3(CH2=CH2)是第一个被发现的具
有不饱和有机分子与金属键链的有机金属化合物。此后,有
机硅、有机钠、有机锌等相继问世并得到应用。著名的格氏
试剂及其催化反应极大地推动了有机化学的发展,Ziegler-
Natta催化剂也给工业带来了巨大经济效益。 1951年具有特
殊结构和类似芳烃的二茂铁得到了制备和结构确证,为有机
过渡金属开辟了一大类新型的有机金属配合物。现已发现,
周期表中几乎所有金属元素都能和碳结合,形成不同形式的
金属有机化合物。迄今已先后有 10位科学家因在有机金属化
学领域做出的巨大贡献而荣获 Nobel化学奖 。
最早的金属有机化合物是 1827年由丹麦药剂师 Zeise
用乙醇和氯铂酸盐反应而合成的;比俄国门捷列夫 1869年
提出元素周期表约早 40年,
金属与烷基以 s键直接键合的化合物是 1849年由
Frankland在偶然的机会中合成的( Frankland是 He 的发
现人)。他设计的是一个获取乙基游离基的实验:
实验中误将 C4H10当成了乙基游离基;但是这却是获得
二乙基锌 的惊人发现。所以,人们称这个实验为, 收获 最
多的失败, 。直到 1900年 Grignard试剂发现前,烷基 锌一
直作为是重要的烷基化试剂使用。
1890年 Mond发现了羰基镍的合成方法;
1900年 Grignard发现了 Grignard试剂(获得 1912年诺贝
尔化学奖)。
1951年 Pauson和 Miller合成著名的, 夹心饼干, —— 二茂
铁,
1973年 Fischer 合成了其他金属的 二茂化合物
他们共同获得了 1973年的 诺贝尔化学奖
及 1953年末 Ziegler领导的西德 MaxPlank煤炭研究所
发现的 Ziegler催化剂。随后,Natta发现 Natta催化
剂,史合称 Ziegler-Natta催化剂。获得了诺贝尔化
学奖
Ziegler-Natta催化剂也给工业带来了巨大经济效益。
1979年研究烯烃硼氢化的 H.C.Brown与有机磷 Wittig反
应者 Wittig获得诺贝尔化学奖。
Lipscomb( 1976年)由于对硼烷类的缺电子键的理论研
究获得了诺贝尔化学奖。
2000年 Alan J,Heeger,Alan G,MacDiarmid,
Hideki Shirakawa因 Ziegler-Natta催化合成导电高分子 —
— 聚乙炔而获得诺贝尔奖。
元素化合物的分类和重要性
一、分类
1、离子型化合物
2,δ 键化合物有机基团以 δ 键与金属或非金属元素
相键合的化合物。
3、非经典键化合物
根据元素在周期表的地位及各元素与碳成键的类型,
大体上可把元素有机化合物分为离子型化合物,δ 键化
合物以及非经典键化合物等三大类。
碱金属和碱土金属( ⅠA, ⅡA 元素)电负性很小,
它们所形成的烃基化合物,大多为离子化合物,其通史
为 RM,R2M,它们具有离子化合物的典型特征,可以把
它们看作为烃 R-H的盐类。
此外,在塑料添加剂、抗震剂、杀菌剂等方面
也有着广泛应用。如果没有金属有机化合物作为催
化剂,精细有机化工如制药工业、香料工业的发展
简直不可想象。
二、重要性
元素有机化合物作为有机合成试剂和有机反应
的高效、高选择性催化剂,近二十年来进行了广泛
而深入的研究,发展迅速。
C-M键的一般合成方法
一、金属与卤代烃反应
格氏试剂合成法,有机锂化合物也主要用该发制备。
n - C 4 H 9 + 2 L i n - C 4 H 9 L i + L i C l无 水 乙 醚N
2,低 温
二、金属盐与有机金属化合物反应
利用碱金属或碱土金属的有机化合物与其他金属盐类反应,
来合成其他金属的有机化合物。此反应可看作是复分解反应。
R M + M 'X R M ' + M X
利用活泼的金属有机化合物合成活性较低的金属有
机化合物或非金属有机化合物。
有机锂化合物活性大,会与某些金属有机化合物形成络合物。
例如,当 RLi与 CuX反应时,生成的有机铜化合物
RCu即与 RLi形成络合物 —— 二烷基酮锂。
( C 2 H 5 ) 2 C d + 2 M g C l 2
2 C 2 H 5 L i + Z n ( C 2 H 5 ) 2 Z n + 2 L i C l
2 C 2 H 5 M g C l + C d C l 2
R L i C u X- L i X [ R C u ] L i [ C u R 2 ]R L i
大多数金属有机化合物均可用此法制备。
三、烃类的金属化反应( metallation)
烃分子中的酸性被金属置换下来生成相应的金属烃
基化物,这类反应被称为金属化反应。
C 5 H 6 + N a C 5 H 5
-
N a
+
+ 1 / 2 H 2
T H F
环 戊 二 烯
S S L i
n - C 4 H 9 L i n - C 4 H 1 0++
四、金属和非金属氢化物与不饱和氢加成
Ⅲ ~ Ⅵ A元素的氢化物很活泼,M-H键与碳-
碳双键或叁键进行加成相应的烃化物。此类反应称为
氢金属化物( hydrometallation)。
例如:
T H F
R C H C H
2 + B H 3 0 o C ( R C H 2 C H 2 ) 3 B
R C H C H
2 + H - S i C l 3
H 2 P t C l 6
R C H 2 C H 2 S i C l 3
一、结构和性质
1、有机锂化合物分子中的 C-Li 键为极性很强的共价键。
2、烷基锂实际上是以分子或多分子的聚集体存在的。如:
( CH3 Li) 4是以四聚体存在,依靠烷基桥键连接
3、烷基锂的反应活性与分子的缔合度很有关系。缔合作
用降低了烷基锂的反应活性,聚集态活性远低于单体
烷基锂的活性。
有机锂化合物
R L i C O 2 R C O O L i R C O O HH 3 O +
二、有机锂化合物在有机合成中的应用
1、与 CO2作用:
2、与活泼氢化合物的反应
RLi + AH RH + ALi
3、与羰基化合物的加成反应
烷基锂与醛、酮反应分别得到第二醇和第三醇。
R L i + CR ' O
R ' '
C
R '
R
R ' '
O - L i +
H 3 O +
C
R '
R
R ''
O H
4、与羧酸反应
C O O H
H
H
P h
C O O L i
H
H
P h
C
H
H
P h
C
H
H
P h
C H 3
O
H 3 C O L i
O L i
C H 3 L i
乙 醚
+
H
3
O
+
C H
3
L i
特别适合于合成空间位阻较大的醇
5、与 α, β -不饱和羰基化合物的共轭加成
格氏试剂和有机锂试剂与 α, β -不饱和酮的加成反应 1,
2-加成和 1,4加成方式都可能发生,而有机铜锂试剂对 α,
β -不饱和酮的加成选择性极好,基本上生成 1,4-加成产物。
例如:
( C H
3
)
2
C u L i
乙 醚
+
O
1 ),0
o
C,1 0 m i n
2 ) H
2
O
O
C H 3
( C H
3
)
2
= C H C
O
C H 3 + ( C H 2 = C H ) 2 C u L i
2 ) H 2 O
1 ) 苯
C H
2
= C H C
C H 3
C H 3
C H 2 C
O
C H 3
有机硼化合物一、二硼烷
最简单的硼烷是 BH3,它不能游离存在,倾向于二
聚为比较稳定的二硼烷 B2H6
二硼烷为气体,在空气中自然,遇水立即水解为 H2和 B(OH)3
B 2 H 6 + 6 H 2 O 2 B ( O H ) 3 + 6 H 2
实验室里常用四氢硼钠或氟化硼 -乙醚络合物在
四氢呋喃中进行反应来制备
3 N a B H 4 + 4 B F 3, O ( C 2 H 5 ) 2 T H F 3 N a B F 4 + 2 B 2 H 6 + 4 ( C 2 H 5 ) 2 O
二、烷基硼
最简单的烷基硼是三甲基硼,从电子衍射研究表明,
三甲基硼分子为 sp2杂化,具有平面三角形构型。它与三甲
基铝不同,不存在络合现象。
三价硼化合物均为缺电子分子,具有空 p轨道,可以
接受路易斯碱提供的电子对形成四配位的硼化物,又平
面构型转变为四面体构型。
例如:
B
H 3 C
C H 3
C H 3
+, N H 3 B
+ N H
3
H 3 C
H 3 C C H 3
三、烷基硼在有机合成中的应用
1、硼氢化 -氧化反应
将烯烃的硼氢化反应同烷基的氧化反应相缩合,正好提供
了一个烯烃间接水合制备醇的方法硼氢化反应按反马尔科夫规
则进行,并且是顺式加成,这就规定了随后的烷基硼氧化水解
产物的构型。
2、烷基化反应
Α -卤化羰基化合物在碱存在下可与烷基硼进
行烷基化反应。
这一反应提供了丙二酸酯和乙酰乙酸酯合成法的又一
种合成路线。
R 3 B + X C H C
O
R C
H
C
O
+ R 2 B X
有机硅化合物
一、硅的电子构型及成键特征
硅是元素周期表中 ⅣA 元素,紧接在碳下面。在通常
情况下,硅的化合物价为 4,采取 sp3杂化,具有四面体
结构。硅的原子极化度要比碳大得多,硅的电负性较小
,与 C,H相比显正电性,所以不论 Si-C键或 Si-H键,Si
总是偶极的正极。因此硅易遭受亲核试剂的进攻,这对
硅化合物的化学性质有深刻影响。
二、有机硅化合物的类型
1.有机硅烷及卤硅烷
硅可以形成分子式与烷烃相似的的氢化物,称
为硅烷,乙知最长的硅烷是
Si6H14
热稳定性差,如
SiH4 S i H 3 S i H 3
在空气中自燃。如果硅烷分子中的氢被烃基取代,
则热稳定性较好。
2、硅酸酯类
硅酸酯 Si(OR)4可看作正硅酸 Si(OH)4的酯,烃基硅
酸 RnSI(OR’)4-n又叫烃基烷氧基硅烷。
苯基三乙基硅烷
(CH3)2Si(OC2H5)2
三甲基甲氧基硅烷
C6H5Si(OC2H5);
(CH3)2Si(OC2H5)2
二甲基二乙氧基硅烷
3、硅氧烷类
自然界广泛分布的硅酸盐类是以
键为骨架构成的。从键能来看,Si-O间要比 Si-
Si键,Si-CJ键强的多,甚至比 C-O键还要强固,Si-
O-Si键相当于碳化合物中的醚键,硅氧烷就是这样
骨架的氢基衍生物。
S i O S i
方法主要有两种:
1、是由格氏试剂或锂试剂与卤硅烷或硅酸酯反应来制备
2、是由 E.G.Rochow于 1944年研制成功的直接合成法
所谓直接合成法就是指由硅粉与卤代烃在高温及催
化剂存在下进行暗影,直接合成烃基卤硅烷,产物为混
合物,其中以 R2SiCl2和 RSiCl3为主
另一种方法是将甲基氯硅烷混合物先醇解,再转
变为甲基硅酸酯。
三、有机硅化合物的制备
四、有机硅化合物的重要反应
1,Si-X键的水解
CCl4为非极性溶剂,对水解稳定,但是 SiCl4却
极为活泼,遇水发生剧烈水解,在潮湿空气中冒白
烟。
S i C l 4 = 2 H 2 O S i O 2 + 4 H C l
2、硅醇的缩合反应
在酸或碱的存在下,大多数硅酸不稳定,易进一步缩合形成相
应的硅氧烷。值得注意的是硅醇的脱水方式与醇类不尽一致。
三甲基硅醇只能进行分子间脱水缩合生成硅氧烷。同样,二
甲基硅易发生分子间脱水生成线型的或环状的聚硅氧烷。
S i
H 2 C
O HH
3
C
C H
3
H
- H 2 O
H
+
- H
2
O
H
+
H
3
C S i
C H 3
C H
3
O H + H O
H
3
C S i
C H
2
C H
3
S i
C H
3
C H
3
C H
3
S iH 3 C
C H
3
C H
3
O S i C H 3
C H 3
C H 3
五、硅油、硅橡胶和硅树脂
1、硅油
以 (CH3)2SiCl2为主要原料,配合少量的 (CH3)3SiCl,
进行水解缩聚反应,生成末端为三甲基的线型聚硅氧烷,
结构如下,
H 3 C S i
C H 3
C H 3
O S i
C H 3
C H 3
O S i
C H 3
C H 3
O
n
硅油 (n~10)
2、硅橡胶
当采用高纯度的 (CH3)2SiCl2进行水解缩聚或用八
基环四硅氧烷开环聚合,可制得相对分子质量高达几十
万甚至一百万以上的线型聚二甲基硅氧烷,
例如,
S i
C H 3
C H 3
O S i
C H 3
C H 3
O S i
C H 3
C H 3
O
n
[ ( C H 3 ) 2 S i O ] 4
0, 0 1 % K O H
1 4 0 o C,2 h
3、硅树脂
硅树脂在结构上与硅油、橡胶有明显不同,硅树脂
是由 (CH3)2SiCl2与一定量的 CH3SiCl3一起进行水解缩聚
来合成的,CH3SiCl3是一个三官能团单体,提供分子链
间进行 Si-O-Si交联,所以缩聚产物具有网状或体型结构
1、讨论锂、硼、硅及过渡元素的有机化合物。
2、结合前面已学过的有关镁、磷、硫等元素有机化
合物的知识,使我们对元素有机化学有一个初步的
认识。
元素有机化合物
概 述
一般将含有 金属 -碳键( M-C)的化合物 称为有机
金属化合物或金属有机化合物。
元素有机化合物是指有机基团以碳原子直接于金
属或非金属元素( H,O,N,Cl,Br,I,S等非金
属元素除外)相连接的化合物。
如果有机基团是通过氧原子与金属相或非金属元
素相连接的,这一类化合物就不属于元素有机化合物。
例如,醇钠( RONa)、磷酸酯 [(RO)3PO]
1827年问世的 ZeiseKPtCl3(CH2=CH2)是第一个被发现的具
有不饱和有机分子与金属键链的有机金属化合物。此后,有
机硅、有机钠、有机锌等相继问世并得到应用。著名的格氏
试剂及其催化反应极大地推动了有机化学的发展,Ziegler-
Natta催化剂也给工业带来了巨大经济效益。 1951年具有特
殊结构和类似芳烃的二茂铁得到了制备和结构确证,为有机
过渡金属开辟了一大类新型的有机金属配合物。现已发现,
周期表中几乎所有金属元素都能和碳结合,形成不同形式的
金属有机化合物。迄今已先后有 10位科学家因在有机金属化
学领域做出的巨大贡献而荣获 Nobel化学奖 。
最早的金属有机化合物是 1827年由丹麦药剂师 Zeise
用乙醇和氯铂酸盐反应而合成的;比俄国门捷列夫 1869年
提出元素周期表约早 40年,
金属与烷基以 s键直接键合的化合物是 1849年由
Frankland在偶然的机会中合成的( Frankland是 He 的发
现人)。他设计的是一个获取乙基游离基的实验:
实验中误将 C4H10当成了乙基游离基;但是这却是获得
二乙基锌 的惊人发现。所以,人们称这个实验为, 收获 最
多的失败, 。直到 1900年 Grignard试剂发现前,烷基 锌一
直作为是重要的烷基化试剂使用。
1890年 Mond发现了羰基镍的合成方法;
1900年 Grignard发现了 Grignard试剂(获得 1912年诺贝
尔化学奖)。
1951年 Pauson和 Miller合成著名的, 夹心饼干, —— 二茂
铁,
1973年 Fischer 合成了其他金属的 二茂化合物
他们共同获得了 1973年的 诺贝尔化学奖
及 1953年末 Ziegler领导的西德 MaxPlank煤炭研究所
发现的 Ziegler催化剂。随后,Natta发现 Natta催化
剂,史合称 Ziegler-Natta催化剂。获得了诺贝尔化
学奖
Ziegler-Natta催化剂也给工业带来了巨大经济效益。
1979年研究烯烃硼氢化的 H.C.Brown与有机磷 Wittig反
应者 Wittig获得诺贝尔化学奖。
Lipscomb( 1976年)由于对硼烷类的缺电子键的理论研
究获得了诺贝尔化学奖。
2000年 Alan J,Heeger,Alan G,MacDiarmid,
Hideki Shirakawa因 Ziegler-Natta催化合成导电高分子 —
— 聚乙炔而获得诺贝尔奖。
元素化合物的分类和重要性
一、分类
1、离子型化合物
2,δ 键化合物有机基团以 δ 键与金属或非金属元素
相键合的化合物。
3、非经典键化合物
根据元素在周期表的地位及各元素与碳成键的类型,
大体上可把元素有机化合物分为离子型化合物,δ 键化
合物以及非经典键化合物等三大类。
碱金属和碱土金属( ⅠA, ⅡA 元素)电负性很小,
它们所形成的烃基化合物,大多为离子化合物,其通史
为 RM,R2M,它们具有离子化合物的典型特征,可以把
它们看作为烃 R-H的盐类。
此外,在塑料添加剂、抗震剂、杀菌剂等方面
也有着广泛应用。如果没有金属有机化合物作为催
化剂,精细有机化工如制药工业、香料工业的发展
简直不可想象。
二、重要性
元素有机化合物作为有机合成试剂和有机反应
的高效、高选择性催化剂,近二十年来进行了广泛
而深入的研究,发展迅速。
C-M键的一般合成方法
一、金属与卤代烃反应
格氏试剂合成法,有机锂化合物也主要用该发制备。
n - C 4 H 9 + 2 L i n - C 4 H 9 L i + L i C l无 水 乙 醚N
2,低 温
二、金属盐与有机金属化合物反应
利用碱金属或碱土金属的有机化合物与其他金属盐类反应,
来合成其他金属的有机化合物。此反应可看作是复分解反应。
R M + M 'X R M ' + M X
利用活泼的金属有机化合物合成活性较低的金属有
机化合物或非金属有机化合物。
有机锂化合物活性大,会与某些金属有机化合物形成络合物。
例如,当 RLi与 CuX反应时,生成的有机铜化合物
RCu即与 RLi形成络合物 —— 二烷基酮锂。
( C 2 H 5 ) 2 C d + 2 M g C l 2
2 C 2 H 5 L i + Z n ( C 2 H 5 ) 2 Z n + 2 L i C l
2 C 2 H 5 M g C l + C d C l 2
R L i C u X- L i X [ R C u ] L i [ C u R 2 ]R L i
大多数金属有机化合物均可用此法制备。
三、烃类的金属化反应( metallation)
烃分子中的酸性被金属置换下来生成相应的金属烃
基化物,这类反应被称为金属化反应。
C 5 H 6 + N a C 5 H 5
-
N a
+
+ 1 / 2 H 2
T H F
环 戊 二 烯
S S L i
n - C 4 H 9 L i n - C 4 H 1 0++
四、金属和非金属氢化物与不饱和氢加成
Ⅲ ~ Ⅵ A元素的氢化物很活泼,M-H键与碳-
碳双键或叁键进行加成相应的烃化物。此类反应称为
氢金属化物( hydrometallation)。
例如:
T H F
R C H C H
2 + B H 3 0 o C ( R C H 2 C H 2 ) 3 B
R C H C H
2 + H - S i C l 3
H 2 P t C l 6
R C H 2 C H 2 S i C l 3
一、结构和性质
1、有机锂化合物分子中的 C-Li 键为极性很强的共价键。
2、烷基锂实际上是以分子或多分子的聚集体存在的。如:
( CH3 Li) 4是以四聚体存在,依靠烷基桥键连接
3、烷基锂的反应活性与分子的缔合度很有关系。缔合作
用降低了烷基锂的反应活性,聚集态活性远低于单体
烷基锂的活性。
有机锂化合物
R L i C O 2 R C O O L i R C O O HH 3 O +
二、有机锂化合物在有机合成中的应用
1、与 CO2作用:
2、与活泼氢化合物的反应
RLi + AH RH + ALi
3、与羰基化合物的加成反应
烷基锂与醛、酮反应分别得到第二醇和第三醇。
R L i + CR ' O
R ' '
C
R '
R
R ' '
O - L i +
H 3 O +
C
R '
R
R ''
O H
4、与羧酸反应
C O O H
H
H
P h
C O O L i
H
H
P h
C
H
H
P h
C
H
H
P h
C H 3
O
H 3 C O L i
O L i
C H 3 L i
乙 醚
+
H
3
O
+
C H
3
L i
特别适合于合成空间位阻较大的醇
5、与 α, β -不饱和羰基化合物的共轭加成
格氏试剂和有机锂试剂与 α, β -不饱和酮的加成反应 1,
2-加成和 1,4加成方式都可能发生,而有机铜锂试剂对 α,
β -不饱和酮的加成选择性极好,基本上生成 1,4-加成产物。
例如:
( C H
3
)
2
C u L i
乙 醚
+
O
1 ),0
o
C,1 0 m i n
2 ) H
2
O
O
C H 3
( C H
3
)
2
= C H C
O
C H 3 + ( C H 2 = C H ) 2 C u L i
2 ) H 2 O
1 ) 苯
C H
2
= C H C
C H 3
C H 3
C H 2 C
O
C H 3
有机硼化合物一、二硼烷
最简单的硼烷是 BH3,它不能游离存在,倾向于二
聚为比较稳定的二硼烷 B2H6
二硼烷为气体,在空气中自然,遇水立即水解为 H2和 B(OH)3
B 2 H 6 + 6 H 2 O 2 B ( O H ) 3 + 6 H 2
实验室里常用四氢硼钠或氟化硼 -乙醚络合物在
四氢呋喃中进行反应来制备
3 N a B H 4 + 4 B F 3, O ( C 2 H 5 ) 2 T H F 3 N a B F 4 + 2 B 2 H 6 + 4 ( C 2 H 5 ) 2 O
二、烷基硼
最简单的烷基硼是三甲基硼,从电子衍射研究表明,
三甲基硼分子为 sp2杂化,具有平面三角形构型。它与三甲
基铝不同,不存在络合现象。
三价硼化合物均为缺电子分子,具有空 p轨道,可以
接受路易斯碱提供的电子对形成四配位的硼化物,又平
面构型转变为四面体构型。
例如:
B
H 3 C
C H 3
C H 3
+, N H 3 B
+ N H
3
H 3 C
H 3 C C H 3
三、烷基硼在有机合成中的应用
1、硼氢化 -氧化反应
将烯烃的硼氢化反应同烷基的氧化反应相缩合,正好提供
了一个烯烃间接水合制备醇的方法硼氢化反应按反马尔科夫规
则进行,并且是顺式加成,这就规定了随后的烷基硼氧化水解
产物的构型。
2、烷基化反应
Α -卤化羰基化合物在碱存在下可与烷基硼进
行烷基化反应。
这一反应提供了丙二酸酯和乙酰乙酸酯合成法的又一
种合成路线。
R 3 B + X C H C
O
R C
H
C
O
+ R 2 B X
有机硅化合物
一、硅的电子构型及成键特征
硅是元素周期表中 ⅣA 元素,紧接在碳下面。在通常
情况下,硅的化合物价为 4,采取 sp3杂化,具有四面体
结构。硅的原子极化度要比碳大得多,硅的电负性较小
,与 C,H相比显正电性,所以不论 Si-C键或 Si-H键,Si
总是偶极的正极。因此硅易遭受亲核试剂的进攻,这对
硅化合物的化学性质有深刻影响。
二、有机硅化合物的类型
1.有机硅烷及卤硅烷
硅可以形成分子式与烷烃相似的的氢化物,称
为硅烷,乙知最长的硅烷是
Si6H14
热稳定性差,如
SiH4 S i H 3 S i H 3
在空气中自燃。如果硅烷分子中的氢被烃基取代,
则热稳定性较好。
2、硅酸酯类
硅酸酯 Si(OR)4可看作正硅酸 Si(OH)4的酯,烃基硅
酸 RnSI(OR’)4-n又叫烃基烷氧基硅烷。
苯基三乙基硅烷
(CH3)2Si(OC2H5)2
三甲基甲氧基硅烷
C6H5Si(OC2H5);
(CH3)2Si(OC2H5)2
二甲基二乙氧基硅烷
3、硅氧烷类
自然界广泛分布的硅酸盐类是以
键为骨架构成的。从键能来看,Si-O间要比 Si-
Si键,Si-CJ键强的多,甚至比 C-O键还要强固,Si-
O-Si键相当于碳化合物中的醚键,硅氧烷就是这样
骨架的氢基衍生物。
S i O S i
方法主要有两种:
1、是由格氏试剂或锂试剂与卤硅烷或硅酸酯反应来制备
2、是由 E.G.Rochow于 1944年研制成功的直接合成法
所谓直接合成法就是指由硅粉与卤代烃在高温及催
化剂存在下进行暗影,直接合成烃基卤硅烷,产物为混
合物,其中以 R2SiCl2和 RSiCl3为主
另一种方法是将甲基氯硅烷混合物先醇解,再转
变为甲基硅酸酯。
三、有机硅化合物的制备
四、有机硅化合物的重要反应
1,Si-X键的水解
CCl4为非极性溶剂,对水解稳定,但是 SiCl4却
极为活泼,遇水发生剧烈水解,在潮湿空气中冒白
烟。
S i C l 4 = 2 H 2 O S i O 2 + 4 H C l
2、硅醇的缩合反应
在酸或碱的存在下,大多数硅酸不稳定,易进一步缩合形成相
应的硅氧烷。值得注意的是硅醇的脱水方式与醇类不尽一致。
三甲基硅醇只能进行分子间脱水缩合生成硅氧烷。同样,二
甲基硅易发生分子间脱水生成线型的或环状的聚硅氧烷。
S i
H 2 C
O HH
3
C
C H
3
H
- H 2 O
H
+
- H
2
O
H
+
H
3
C S i
C H 3
C H
3
O H + H O
H
3
C S i
C H
2
C H
3
S i
C H
3
C H
3
C H
3
S iH 3 C
C H
3
C H
3
O S i C H 3
C H 3
C H 3
五、硅油、硅橡胶和硅树脂
1、硅油
以 (CH3)2SiCl2为主要原料,配合少量的 (CH3)3SiCl,
进行水解缩聚反应,生成末端为三甲基的线型聚硅氧烷,
结构如下,
H 3 C S i
C H 3
C H 3
O S i
C H 3
C H 3
O S i
C H 3
C H 3
O
n
硅油 (n~10)
2、硅橡胶
当采用高纯度的 (CH3)2SiCl2进行水解缩聚或用八
基环四硅氧烷开环聚合,可制得相对分子质量高达几十
万甚至一百万以上的线型聚二甲基硅氧烷,
例如,
S i
C H 3
C H 3
O S i
C H 3
C H 3
O S i
C H 3
C H 3
O
n
[ ( C H 3 ) 2 S i O ] 4
0, 0 1 % K O H
1 4 0 o C,2 h
3、硅树脂
硅树脂在结构上与硅油、橡胶有明显不同,硅树脂
是由 (CH3)2SiCl2与一定量的 CH3SiCl3一起进行水解缩聚
来合成的,CH3SiCl3是一个三官能团单体,提供分子链
间进行 Si-O-Si交联,所以缩聚产物具有网状或体型结构