被吹捧为“可溶的沙子”,稳定的小硅氧化物呈现了新的合成世界

硅和氧已被利用起来之前未知的化学物质,开辟了一个新的“一粒沙子中的世界”。从可溶性二硅分子,他们以前显示的辅助化合物可以稳定格雷戈里·罗宾逊他在佐治亚大学的团队已经分离出难以捉摸的小氧化硅分子。罗宾逊说:“利用这种碳稳定策略,分子氧化硅是可以合成的。”

硅和氧共存时,通常呈网状和链状,就像石英和硅酮一样。因为硅氧双键和低氧化态硅原子是高度反应性的,较小的氧化硅分子通常不稳定,并迅速形成较大的,通常不溶的组合。

自从在2008年证明了两个n杂环碳烯可以通过给二硅提供电子对来稳定二硅以来,Robinson的团队已经使用这种方法分离出了其他几个小的无机分子。然而,他们对氧化二硅仍怀有挥之不去的渴望。“我们最近受到鼓舞,我们的实验室证明了稳定的二磷可以分裂分子氧,含四氧化二磷的稳定分子罗宾逊解释道。

核计划组

在氮杂环碳烯稳定的二硅中加入氧化剂,可以得到小分子硅氧化物

但事实证明,合成小的硅氧化物“从合成的角度来看非常困难”。乍一看,在室温下向稳定的甲苯二硅溶液中加入一氧化二氮或氧气,就可以得到硅2O3.,如果2O4分别看起来很简单。然而,与空气稳定的四氧化二磷不同,硅氧化物在暴露于额外的氧化剂时立即分解。

尽管灵敏度很高,乔治亚州的化学家们仍然能够分离并保留足够的x射线晶体学。结合详细的结构计算,晶体结构显示了稳定的Si2O3.,如果2O4分子的中心结构分别为三元环和四元环。

这项工作相当于让沙子变得可溶赫伯特Roesky来自德国Göttingen大学,他的工作也利用了碳烯的稳定性。“这是一个惊人的结果,将在沉积SiO方面有许多应用2在各种材料的表面,”他说。

罗宾逊现在希望开发新的反应,将碳烯交换成其他化学基团,转移单个的硅氧化物。他补充说:“我们也相信,使用这种策略,其他高活性的主基氧化物也可以合成。”

这项研究将是最后一个涉及佐治亚大学的开创性计算化学家保罗·冯Ragué施莱耶她于2014年11月去世。罗宾逊说:“保罗对这一发现感到非常兴奋,一直到他去世,他都在勤奋地与我们合作。”“他的缺席给我们所有人都留下了巨大的空虚。”