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無機化学において、クロロシランは反応性の高い塩素含有化合物のグループであり、シラン（SiH 4）に関連しており、多くの化学プロセスで使用されています。このような化学物質はそれぞれ、少なくとも1つのケイ素-塩素（Si−Cl）結合を持っています。トリクロロシランは最大規模で生産されています。親クロロシランは四塩化ケイ素（SiCl 4 ）です。[1]
合成
ヒドロクロロシラン
これらにはクロロシラン（H 3 SiCl）、ジクロロシラン（H 2 SiCl 2）、そして最も重要なトリクロロシラン（HSiCl 3）が含まれます。トリクロロシランの製造のための理想的な式は次のとおりです：[2]
- 2Si + 6HCl → 2HSiCl3 + 2H2
メチルクロロシラン
メチルトリクロロシラン (CH 3 SiCl 3 )、ジメチルジクロロシラン((CH 3 ) 2 SiCl 2 )、およびトリメチルシリルクロリド((CH 3 ) 3 SiCl)は、直接法によって生成されます 。これは、塩化メチルとシリコン銅合金との反応です。これら 3 つのメチルクロロシランはいずれも、有機シリコン化学でよく使用される試薬です。
反応
メチルクロロシランは水と反応して塩化水素を生成し、シロキサンを与えます。トリメチルシランクロリドの場合、加水分解生成物はヘキサメチルジシロキサンです。
- 2 ((CH 3 ) 3 SiCl + H 2 O → [(CH 3 ) 3 Si] 2 O + 2 HCl
ジメチルジクロロシランの類似反応ではシロキサンポリマーまたはリングが生成されます。
- n (CH 3 ) 2 SiCl 2 + n H 2 O → [(CH 3 ) 2 SiO] n + 2 n HCl
Si-Cl結合を含む多くの化合物は、リチウムアルミニウム水素化物を使用して水素化物に変換できます。この種の変換はシランの製造で実証されています。
- SiCl 4 + LiAlH 4 → SiH 4 + AlCl 3 + LiCl
使用
四塩化ケイ素とトリクロロシランは、半導体産業における超高純度シリコンの製造における中間体です。粗シリコンから得られるクロロシランは分留技術によって精製され、その後水素で還元されて、純度99.999 999 999 %。
有機クロロシランは、シリコンやガラスの表面のコーティングや、シリコン（ポリシロキサン）ポリマーの製造によく使用されます。フェニルクロロシランやその他の多くの化合物が使用できますが、最も多く生産されるのはメチルシロキサンです。[要出典]
メチルクロロシランには、1～3 個のメチル基があります。ジメチルジクロロシランの場合、2 個の塩素原子が利用可能であるため、過剰の水との反応により、シリコン原子間にエーテルのような結合の直鎖が生成されます。ポリエーテルと同様に、これらの柔軟な結合により、ゴム状のポリマーであるポリジメチルシロキサン(PDMS) が生成されます。メチルトリクロロシランは、 PDMS 分子の分岐と架橋を誘発するために使用できますが、クロロトリメチルシランは、分子量を制限するバックボーン チェーンを終了させる役割を果たします。
他の酸形成種、特に酢酸は、シリコーン合成において塩素を置き換えることができ、完成したポリマーの化学的性質にほとんど違いはありません。これらのクロロシラン類似体は、毒性が低いため、消費者向けに販売されているシーラントや接着剤、医療グレードのシリコーンの前駆体として非常に一般的です。
参考文献
- ^ ロッシュ、L.;ジョン、P.ライトマイヤー、R. (2003)。 「有機ケイ素化合物」。ウルマンの工業化学百科事典。ワインハイム: ワイリー-VCH。土井：10.1002/14356007.a24_021。ISBN 978-3527306732。。
- ^ PW Schenk (1963)。「シリコンとゲルマニウム」。G. Brauer (編)。分取無機化学ハンドブック、第 2 版。第 2 巻、ページ = 691。NY、NY: Academic Press。