Новости химической науки > Первый успешный синтез дисиликата

Японские исследователи получили и изучили первый стабильный дисиликат – соединение, в котором два отрицательно заряженных пентакоординированных атома кремния связаны друг с другом одинарной ковалентной связью кремний-кремний.

Новый продукт является необычным представителем кремнийорганических соединений, исследователи утверждают, что соединение может найти применение в разработке новых полупроводников и оптических материалов.

Исследователи успешно синтезировали и охарактеризовали дианионное соединение, в состав которого входит два пентакоординированных атома кремния, связанных между собой за счет Si-Si связи. (Рисунок из Nature Chemistry, 2010, DOI: 10.1038/NCHEM.513)

Для кремния наиболее характерно четырехкоординированное состояние, и ранее исследователи предполагали, что реализация для кремния более высокого координационного числа в составе стабильного соединения, в котором, помимо прочего, присутствует связь Si-Si, просто невозможна.

Наоказу Кано (Naokazu Kano) с коллегами из Университета Токио получил соединение, содержащее связь Si-Si, объединяющую два пентакоординированных атома фосфора. Полученный синтетический результат весьма необычен – ожидалось, что благодаря сильному стерическому и электростатическому отталкиванию между атомами кремния такая связь просто не может быть устойчивой. Тем не менее, исследователям успешно удалось синтезировать и изучить дианионное соединение, содержащее два пентакоординированных атома кремния со связью Si-Si.

Кано отмечает, что новое соединение представляет собой первый пример связи кремний-кремний между двумя атомами в таком химическом окружении, добавляя, что несмотря на существенное электронное и стерическое отталкивание между двумя фрагментами полученное соединение стабильно даже при нагревании.

Даниэль Кост (Daniel Kost), специалист по химии кремния из Университета Бен Гуриона (Израиль) отмечает, что работа японских коллег весьма интересна и прекрасно выполнена. Он поясняет, что электростатическое взаимодействие не разрушает новое соединение благодаря тому, что можно говорить лишь о наличии формального отрицательного заряда на пятикоординированных атомах кремния, в синтезированной молекуле этот заряд делокализован по всем заместителям, связанным с атомами кремния, что приводит к значительному понижению электростатического отталкивания.

Несмотря на собственные объяснения, Кост озадачен высокой стабильностью нового соединения, которое устойчиво как к гидролизу, так и к нагреванию, в то время как другие (моноядерные) производные гипервалентного кремния легко разрушаются при контакте с влагой и воздухом.

Японские исследователи смогли получить дисиликат с помощью реакции восстановительного сочетания силана, несущего два электроноакцепторных бидентатных лиганда, стабилизирующих полученное соединение.

Кано полагает, что реализованный им подход и может оказаться полезным для получения новых материалов. Он предполагает, что создание кремнийсодержащего провода, составленного из подобных остатков с гипервалентным кремнием позволит получить материал, электронные свойства которого будут близки электронным свойствам модифицированного полиацетилена за счет уменьшения энергетического расстояние между граничными орбиталями. Японский исследователь также предполагает, что такой кремнийсодержащий молекулярный провод может стать полезным оптическим материалом подобно полисилану.

Наряду с получением молекулярного провода, состоящего из силикатных остатков, связанных друг с другом за счет связей кремний-кремний в планах исследователей получение производных других элементов 14 группы (германия или олова), находящихся в гипервалентном состоянии.

Источник: Nature Chemistry, 2010, DOI: 10.1038/NCHEM.513

метки статьи: #новые материалы, #элементоорганическая химия