二元ケイ素水素化合物

シランは、実験式Si _x H _yで表される飽和化合物です。これらはヒドロシランであり、 Si−H結合やその他のSi−X結合を含む化合物を含む化合物のクラスです。すべて四面体シリコンと末端水素化物を含みます。これらにはSi−HおよびSi−Si単結合のみがあります。結合長は、 Si−H結合の場合は 146.0 pm 、 Si−Si結合の場合は 233 pm。シランの構造はアルカンの類似体であり、メタンの類似体であるシラン、 SiH ₄から始まり、エタンの類似体であるジシランSi ₂ H ₆などが続きます。これらは主に理論的または学術的な関心の対象です。^[1]

在庫

シクロペンタシランはシクロペンタンと構造的に似ていますが、サイズが大きいだけです。

シランの最も単純な異性体は、シリコン原子が分岐のない単一の鎖に配列されているものです。この異性体は、n異性体 ( n は「通常」の略ですが、必ずしも最も一般的ではありません) と呼ばれることもあります。ただし、シリコン原子の鎖は、1 つ以上のシリコン原子で分岐している場合もあります。考えられる異性体の数は、シリコン原子の数に応じて急速に増加します。シリーズのメンバー (シリコン原子の数による) は次のとおりです。

シラン、SiH _4、1個のケイ素原子と4個の水素原子、メタンに類似
ジシラン、Si ₂ H ₆またはH ₃ Si−SiH ₃、2つのケイ素原子と6つの水素原子、エタンに類似
トリシラン、Si ₃ H ₈またはH ₂ Si(−SiH ₃ ) ₂ 、3つのケイ素原子と8つの水素原子、プロパンに類似
テトラシラン、Si ₄ H ₁₀またはH ₃ Si−SiH ₂ −SiH ₂ −SiH ₃、4つのケイ素原子と10個の水素原子、ブタンに類似（異性体の1つ：イソテトラシラン、イソブタンに類似）
ペンタシラン、Si ₅ H ₁₂またはH ₃ Si−SiH ₂ −SiH ₂ −SiH ₂ −SiH ₃、5 個のケイ素原子と 12 個の水素原子、ペンタンに類似(2 つの異性体: イソペンタシランH ₃ Si−SiH ₂ −SiH(−SiH ₃ ) ₂およびネオペンタシランSi(SiH ₃ ) ₄、それぞれイソペンタンとネオペンタンに類似)
ヘキサシラン Si ₆ H ₁₄またはH ₃ Si−SiH ₂ −SiH ₂ −SiH ₂ −SiH ₂ −SiH ₃、6 個のケイ素原子と 14 個の水素原子、ヘキサンに類似

シランは、適切な数値乗数接頭辞に接尾辞-シランを追加して命名されます。したがって、ジシランSi ₂ H ₆、トリシランSi ₃ H ₈、テトラシランSi ₄ H ₁₀、ペンタシランSi ₅ H ₁₂などです。接頭辞は一般にギリシャ語ですが、ラテン語接頭辞を持つノナシランと、混合言語接頭辞を持つウンデカシランとトリデカシランは例外です。ポリシリコン水素化物と呼ばれる固相ポリマーシリコン水素化物も知られています。線状ポリシレンポリシリコン水素化物の水素がアルキルまたはアリール側基に置き換えられると、ポリシランという用語が使用されます。

3-シリルヘキサシラン、H ₃ Si-SiH ₂ -SiH(-SiH ₃ )-SiH ₂ -SiH ₂ -SiH ₃は、最も単純なキラル二元非環状水素化ケイ素です。

シクロシランも存在します。シクロシランは構造的にシクロアルカンに類似しており、化学式はSi _n H ₂_n、n > 2 です。

生産

初期の研究はアルフレッド・ストックとカール・ソミエスキーによって行われた。^[2]モノシランとジシランはすでに知られていたが、ストックとソミエスキーは1916年以降、n = 6までのSi _n H ₂_n₊₂シリーズの次の4つのメンバーを発見した。彼らはまた、固相ポリマーシリコン水素化物の形成を記録した。^{[3]彼らの合成方法の1つは、金属}シリサイドの加水分解を伴うものであった。この方法ではシランの混合物が生成され、高真空ラインで分離する必要があった。^[4]^[5]^[6]

シラン（Si _n H ₂_n₊₂ ）はアルカン（C _n H ₂_n₊₂ ）よりも熱安定性が低い。脱水素反応を起こし、水素とポリシランを生成する傾向がある。このため、ヘプタシランよりも高次のシランの単離は困難であることが判明している。^[7]

シュレジンジャー法は、ペルクロロシランと水素化アルミニウムリチウムとの反応によってシランを製造するために使用されます。

アプリケーション

SiH ₄の唯一の重要な用途は、マイクロエレクトロニクス産業です。有機金属化学気相成長法によって、シランは熱分解によってシリコンに変換されます。

SiH ₄ → Si + 2 H ₂

危険

シランは空気と混合すると爆発します（1～98% SiH ₄^[^{説明が必要}^]）。その他の低級シランも空気と混合すると爆発性混合物を形成する可能性があります。より軽い液体シランは可燃性が高く、このリスクはシリコン鎖が長いほど増大します。

検出/リスク管理に関する考慮事項:

シランは空気よりわずかに密度が高く、ジシランとトリシランは空気より密度が高いため、地表レベル/ピットに溜まる可能性があります。

命名法

シランの IUPAC 命名法 (化合物の体系的な命名方法) は、ハイドロシリコン鎖の識別に基づいています。分岐のない飽和ハイドロシリコン鎖は、シリコンの数を示すギリシャ数字の接頭辞と接尾辞「-シラン」を使用して体系的に命名されます。

IUPAC 命名規則を使用して体系的な名前を作成できます。

より複雑な分岐シランの命名における重要な手順は次のとおりです。

シリコン原子の最長連続鎖を特定する
標準的な命名規則に従って、この最長ルートチェーンに名前を付けます。
各側鎖の名前は、シラン名の接尾辞を「-ane」から「-anyl」に変更して付けます。ただし、「silal」は「silyl」になります。
各側鎖に割り当てられた番号の合計が可能な限り低くなるようにルートチェーンに番号を付ける
ルートチェーンの名前の前にサイドチェーンに番号と名前を付けます

命名法はアルキルラジカルの命名法と同様です。

シランも他の無機化合物と同様に命名できます。この命名システムでは、シランは「四水素化ケイ素」と命名されます。ただし、シランが長くなると、扱いにくくなります。

参照

有機ケイ素化合物、炭素-ケイ素結合を含む化合物
ヒドロシラン、化学式H _m SiR _n ( m ≠ 0)で表される化合物のより大きなクラス

参考文献

^ ab グリーンウッド、ノーマン N. ; アーンショウ、アラン (1997)。元素の化学(第 2 版)。バターワース-ハイネマン。ISBN 978-0-08-037941-8。
^ E. Wiberg、「アルフレッド・ストックと無機化学のルネッサンス」、Pure Appl. Chem.、第49巻（1977年）691-700頁。
^ JW Mellor、「無機化学と理論化学の包括的論文集」第6巻、Longman、Green and Co. (1947) 223 - 227ページ。
^ ホウ素とシリコンの水素化物。イサカ（米国）1933年。
^ ストック、A.;シュティーベラー、P.ザイドラー、F. (1923)。「Siliciumwasserstoffe、XVI. Die höheren 水素化ケイ素」。ベル。ドイツ語。化学。ゲス。 B . 56B : 1695 ～ 1705 年。土井：10.1002/cber.19230560735。
^ PW Schenk (1963). 「シラン SiH ₄ (Si ₂ H ₆ , Si ₃ H ₈ )」。G. Brauer (編)。分取無機化学ハンドブック、第2版。第1巻。NY、NY：Academic Press。pp. 679–680。
^ WW Porterfield「無機化学：統一アプローチ」、Academic Press（1993年）219ページ。

[G&E-1] グリーンウッド、ノーマン N. ; アーンショウ、アラン (1997)。元素の化学(第 2 版)。バターワース-ハイネマン。ISBN 978-0-08-037941-8。

[2] E. Wiberg、「アルフレッド・ストックと無機化学のルネッサンス」、Pure Appl. Chem.、第49巻（1977年）691-700頁。

[3] JW Mellor、「無機化学と理論化学の包括的論文集」第6巻、Longman、Green and Co. (1947) 223 - 227ページ。

[4] ホウ素とシリコンの水素化物。イサカ（米国）1933年。

[5] ストック、A.;シュティーベラー、P.ザイドラー、F. (1923)。「Siliciumwasserstoffe、XVI. Die höheren 水素化ケイ素」。ベル。ドイツ語。化学。ゲス。 B . 56B : 1695 ～ 1705 年。土井：10.1002/cber.19230560735。

[6] PW Schenk (1963). 「シラン SiH ₄ (Si ₂ H ₆ , Si ₃ H ₈ )」。G. Brauer (編)。分取無機化学ハンドブック、第2版。第1巻。NY、NY：Academic Press。pp. 679–680。

[7] WW Porterfield「無機化学：統一アプローチ」、Academic Press（1993年）219ページ。