德国雷根斯堡大学团队合成硼族元素硅基化合物
2026-06-21 13:40
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维度网讯,德国雷根斯堡大学(Universität Regensburg)的Manfred Scheer团队利用硅烷基盐Na(Me₄TACD)SiH₃作为[SiH₃]⁻转移试剂,与路易斯碱稳定的第13族卤化物(B、Al、Ga、In)发生盐复分解反应,成功合成并表征了一系列此前未知的、具有末端SiH₃基团的单体“硅基三烷”(silyltrielanes)。

TACD即1,4,7,10-四氨基环十二烷。研究团队分离并全面表征的化合物包括:极不稳定的Me₃N·BH₂SiH₃(仅在混合物中检测到),NHC稳定(NHC为N-杂环卡宾)的IDipp·BH₂SiH₃和IMe₄·BH₂SiH₃硅基硼烷,对空气非常敏感的IDipp·AlEt₂SiH₃硅基铝烷,以及NHC稳定的IDipp·GaH₂SiH₃硅基镓烷。其中IDipp代表1,3-双(2,6-二异丙基苯基)咪唑-2-亚基。

通过使用IDipp·ECl₃(E = Ga, In)进行三重盐复分解反应,团队还制备了IDipp·Ga(SiH₃)₃和IDipp·In(SiH₃)₃,即在镓或铟原子上连接三个SiH₃基团的三硅基三烷。研究借助DFT计算、多核NMR、IR光谱及单晶X射线衍射等实验手段,探究了这些化合物的热力学与键合性质。

实验证明,Na(Me₄TACD)SiH₃是一种实用的溶液相SiH₃⁻源,适用于洁净的盐复分解反应,可生成末端SiH₃基团直接键合到B、Al、Ga、In上的单体化合物。研究显示,Si–E键(E = B, Al, Ga, In)高度极化;对于硼的情况,该键可用类似Dewar–Chatt–Duncanson模型的方式描述,即SiH₃的σ-给电子作用与硼空p轨道间的反向相互作用,使硼表现出“类金属”行为。

研究发现,较重的第13族元素(Al–In)化合物对空气极为敏感且热稳定性差,而NHC稳定的硅基硼烷在惰性条件下相对更稳定。相较于[CH₃]⁻化学,[SiH₃]⁻化学发展不足,主要因为硅烷基盐的制备和处理存在困难。此项工作避免了基于SiH₄的危险路线,提供了定义明确的分子前体,可能有助于设计新型主族链状化合物(B/Al/Ga/In–Si骨架)、薄膜沉积与材料化学(挥发性氢化物前体),以及理解含SiH₃主族物种的键合与反应性。

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