矽雜苯
矽雜苯是一種雜環芳香化合物，由苯中的碳原子被一個或多個矽原子取代而成。取代一個原子會得到矽雜本身；取代更多的原子可得二矽雜苯（三個理論異構體）、三矽雜苯（三個異構體）等。
| 矽雜苯 | |||
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| IUPAC名 Siline[1] 矽雜環己三烯 | |||
| 識別 | |||
| CAS號 | 289-77-0  [PubChem]
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| PubChem | 136138 | ||
| ChemSpider | 119915 | ||
| SMILES |
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| InChI |
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| InChIKey | YJHHPIHPAJYNFT-UHFFFAOYAP | ||
| 性質 | |||
| 化學式 | C5H6Si | ||
| 摩爾質量 | 94.19 g·mol−1 | ||
| 若非註明，所有數據均出自標準狀態（25 ℃，100 kPa）下。 | |||
矽雜苯一直以來是有機化學家的許多理論和合成研究的對象，他們展開這些研究是為了知道具有比碳重的IV族元素的苯類似物（如矽雜苯、錫雜苯和鍺雜苯）——所謂的「重苯」——是否具有芳香性。
雖然在有機化學的早期階段就已經知道幾種含有氮、氧和硫原子的雜環芳香化合物，但矽雜苯被認為是一種瞬態的、不可分離的化合物。它只在低溫基質中檢測到，在其他環境下只檢測到其狄爾斯–阿爾德環加成物。然而，近年來，動力學穩定的矽雜苯和其他含有矽或鍺原子的重芳香化合物已被報告。
合成
編輯
從1970年代末開始，許多科學家就嘗試使用已知的大型取代基（如叔丁基（1,1-二甲基乙基）或TMS（三甲基矽基）基團），以各種方法合成穩定的矽雜苯，但這些矽雜苯很容易與自己反應，即使在低溫（低於-100 °C）也會生成相應的二聚體，因為矽-碳π鍵很活潑。1978年，Barton和Burns報告，1-甲基-1-烯丙基-1-矽雜環己-2,4-二烯通過428 °C的石英管的流動熱解，並以乙炔或全氟-2-丁炔為反應物和載氣，分別會通過逆烯反應得到甲基-1-苯矽烷的狄爾斯–阿爾德環加成物，1-甲基-1-矽雜二環[2.2.2]辛三烯或1-甲基-2,3-雙(三氟甲基)-1-矽雜二環[2.2.2]辛三烯。[2]
一項2013年計算研究表明，可以在環境條件下通過布魯克重排反應合成穩定的矽雜苯。[3]
隨着萘類似物2-矽雜萘的合成，[4][5]第一個矽雜芳香化合物於1997年由Norihiro Tokitoh和Renji Okazaki合成。2000年，這一組報告，他們利用位阻保護基得出熱穩定的矽雜苯。[6]一種9-矽雜蒽衍生物[7]和一種1-矽雜萘衍生物[8]於2002年報告。
一種1,4-二矽雜苯衍生物於2002年報告。[9]2007年，1,2-二矽雜苯通過二矽炔（擁有Si-Si三鍵）和苯乙炔的[2+2+2]環三聚反應合成。[10]
性質和反應
編輯得到分離的矽雜苯會在1,2-或1,4-位與各種試劑反應生成二烯烴型產物，因此矽雜苯的芳香性受到破壞。它與苯不同的是，苯與親電試劑反應時會生成取代苯而不是二烯烴，因此苯會保持芳香性。矽是一種類金屬元素，所以矽雜苯的Si-Cπ鍵具高度極性且容易破裂。矽雜苯也對光敏感。向它照射紫外光會產生價鍵異構體，矽雜盆苯。然而，矽雜苯的理論計算和核磁共振化學位移表明，雖然矽雜苯的反應性與苯和其他經典芳香化合物的不同，它依然是一種芳香化合物。
參見
編輯參考文獻
編輯- ^ Nomenclature of Organic Chemistry : IUPAC Recommendations and Preferred Names 2013 (Blue Book). Cambridge: The Royal Society of Chemistry. 2014: 392. ISBN 978-0-85404-182-4. doi:10.1039/9781849733069-FP001.
- ^ Barton, T. J.; Burns, G. T. Unambiguous generation and trapping of a silabenzene. Journal of the American Chemical Society. 1978, 100 (16): 5246. doi:10.1021/ja00484a075.
- ^ Rouf, Alvi Muhammad; Jahn, Burkhard O.; Ottosson, Henrik. Computational Investigation of Brook-Type Silabenzenes and Their Possible Formation through [1,3]-Si→O Silyl Shifts. Organometallics. 14 January 2013, 32 (1): 16–28. doi:10.1021/om300023s.
- ^ Tokitoh, N.; Wakita, K.; Okazaki, R.; Nagase, S.; von Ragué Schleyer, P.; Jiao, H. A Stable Neutral Silaaromatic Compound, 22,4,6-Tris[bis(trimethylsilyl)methyl]phenyl 2-Silanaphthalene. Journal of the American Chemical Society. 1997, 119 (29): 6951–6952. doi:10.1021/ja9710924.
- ^ Wakita, K.; Tokitoh, N.; Okazaki, R.; Nagase, S.; von Ragué Schleyer, P.; Jiao, H. Synthesis of Stable 2-Silanaphthalenes and Their Aromaticity. Journal of the American Chemical Society. 1999, 121 (49): 11336–11344. doi:10.1021/ja992024f.
- ^ Wakita, K.; Tokitoh, N.; Okazaki, R.; Takagi, N.; Nagase, S. Crystal Structure of a Stable Silabenzene and Its Photochemical Valence Isomerization into the Corresponding Silabenzvalene. Journal of the American Chemical Society. 2000, 122 (23): 5648–5649. doi:10.1021/ja000309i.
- ^ Takeda, N.; Shinohara, A.; Tokitoh, N. The First Stable 9-Silaanthracene. Organometallics. 2002, 21 (2): 256–258. doi:10.1021/om0108301.
- ^ Takeda, N.; Shinohara, A.; Tokitoh, N. Synthesis and Properties of the First 1-Silanaphthalene. Organometallics. 2002, 21 (20): 4024–4026. doi:10.1021/om0205041.
- ^ Kabe, Y.; Ohkubo, K.; Ishikawa, H.; Ando, W. 1,4-Disila(Dewar-benzene) and 1,4-Disilabenzene: Valence Isomerization of Bis(alkylsilacyclopropenyl)s. Journal of the American Chemical Society. 2000, 122 (15): 3775–3776. doi:10.1021/ja9930061.
- ^ Kinjo, R.; Ichinohe, M.; Sekiguchi, A.; Takagi, N.; Sumimoto, M.; Nagase, S. Reactivity of a Disilyne RSi≡SiR (R=SijPr(CH(SiMe3)2)2) Toward π-Bonds: Stereospecific Addition and a New Route to an Isolable 1,2-Disilabenzene. Journal of the American Chemical Society. 2007, 129 (25): 7766–7767. PMID 17542592. doi:10.1021/ja072759h.