Silanol

Un silanol es un grupo funcional en la química del silicio con la conectividad Si–O–H. Está relacionado con el grupo funcional hidroxi (C – O – H) que se encuentra en todos los alcoholes. Los silanoles se utilizan a menudo como intermediarios en la química del organosilicio y en la mineralogía de los silicatos. Si un silanol contiene uno o más residuos orgánicos, es un organosilanol.

Preparación

De alcoxisilanos

El primer ejemplo aislado de un silanol fue Et₃SiOH, reportado en 1871 por Albert Ladenburg. Preparó el “silicio” mediante hidrólisis de Et₃SiOEt (Et = C₂H₅).

De haluros de sililo y compuestos relacionados

Los silanoles generalmente se sintetizan mediante hidrólisis de halosilanos, alcoxisilanos o aminosilanos. Los clorosilanos son los reactivos más comunes:

R₃Si-Cl + H₂O → R₃Si-OH + HCl

La hidrólisis de los fluorosilanos requiere más reactivos forzadores, es decir, álcali. Los alcoxisilanos (éteres silílicos) del tipo R₃Si(OR') tardan en hidrolizar. En comparación con los éteres de sililo, los acetatos de sililo se hidrolizan más rápidamente, con la ventaja de que el ácido acético liberado es menos agresivo. Por esta razón, a veces se recomiendan los acetatos de sililo para aplicaciones.

Por oxidación de hidruros de sililo

Una ruta alternativa implica la oxidación de hidrosilanos. Se ha empleado una amplia gama de oxidantes, incluidos aire, perácidos, dioxiranos y permanganato de potasio (para silanos impedidos). En presencia de catalizadores metálicos, los silanos sufren hidrólisis:

R₃Si-H + H₂O → R₃Si-OH + H₂

Estructura y ejemplos

La distancia del enlace Si-O suele ser de aproximadamente 1,65 Å. En estado sólido, los silanoles forman enlaces de hidrógeno.

La mayoría de los silanoles tienen un solo grupo OH, p. trimetilsilanol. También se conocen algunos silanodioles, por ejemplo, difenilsilanodiol. Para sustituyentes estéricamente voluminosos se han preparado incluso silanetrioles.

Reacciones

Acidez

Los silanoles son más ácidos que los alcoholes correspondientes. Esta tendencia contrasta con el hecho de que el Si es mucho menos electronegativo que el carbono (1,90 frente a 2,55, respectivamente). Para Et₃SiOH, el pK_a se estima en 13,6 frente a 19 para el alcohol terc-butílico. El pK_a de 3−ClC₆H₄)Si(CH₃) _{2OH es 11. Debido a su mayor acidez, los silanoles pueden desprotonarse completamente en solución acuosa, especialmente los arilsilanoles. La base conjugada se llama silóxido o silanolato.}

A pesar de la disparidad en la acidez, las basicidades de los alcóxidos y los silóxidos son similares.

Condensación y proceso sol-gel

Los silanoles se condensan para dar disiloxanos:

2 R₃SiOH → R₃Si-O-SiR₃ + H₂O

Las conversiones de haluros, acetatos y éteres de sililo en siloxanos se realizan a través de silanoles. El proceso sol-gel, que implica la conversión de, por ejemplo, Si(OEt)₄ en SiO₂ hidratado, procede a través de intermediarios de silanol.

Ocurrencia

Los silanoles existen no sólo como compuestos químicos, sino que también están omnipresentes en la superficie de la sílice y los silicatos relacionados. Su presencia es responsable de las propiedades de absorción del gel de sílice. En cromatografía, la derivatización de grupos silanol accesibles en una fase estacionaria unida con grupos trimetilsililo se denomina protección terminal. Los organosilanoles se encuentran como intermediarios en procesos industriales como la fabricación de siliconas. Además, los organosilanoles aparecen como metabolitos en la biodegradación de siliconas de anillos pequeños en mamíferos.

Bio Relevance

Algunos silanodioles y silanotrioles inhiben enzimas hidrolíticas como la termolisina y la acetilcolinesterasa.

Silanoles originales

Literalmente, silanol se refiere a un único compuesto con la fórmula H₃SiOH (número de Chemical Abstracts 14475-38-8). La familia SiH_4−n(OH)_n (n = 1, 2, 3, 4) son muy inestables y son de interés principalmente para los químicos teóricos. El silanol perhidroxilado, a veces llamado ácido ortosilícico, a menudo se analiza en términos vagos, pero no ha sido bien caracterizado.