トリメチルシラノール

トリメチルシラノール
	IUPAC名 Trimethylsilanol
	別称 Hydroxy(trimethyl)silane
識別情報
CAS登録番号	1066-40-6
PubChem	66110
ChemSpider	59498
	SMILES O[Si](C)(C)C;
特性
化学式	C3H10OSi
モル質量	90.2 g mol−1
外観	無色液体
沸点	99°C
	特記なき場合、データは常温 (25 °C)・常圧 (100 kPa) におけるものである。

トリメチルシラノール (Trimethylsilanol = TMS) は、化学式 (CH₃)₃SiOH で表される有機ケイ素化合物である。Si中心の回りには3つのメチル基と1つのヒドロキシル基がある。無色の揮発性液体である^[2]^[3]。

発生

TMSは、宇宙船内の空気の汚染物質であり、シリコーンベースの材料の劣化から発生する^[4]。具体的には、ポリジメチルシロキサン (一般にトリメチルシリル基で終端されている) の加水分解からの揮発性生成物である。

(CH₃)₃SiO[Si(CH₃)₂O]_nR + H₂O → (CH₃)₃SiOH + HO[Si(CH₃)₂O]_nR

TMSおよび関連する揮発性シロキサンは、洗剤および化粧品に含まれるシリコーンベースの含有材料の加水分解によって形成される。

微量のトリメチルシラノールは、他の揮発性シロキサンとともにバイオガスおよび埋立地ガス（英語版）に存在し、これもシリコーンの分解に起因する。それらの燃焼は、ケイ酸塩および微結晶石英の粒子を形成し、これが燃焼エンジン部品の摩耗を引き起こすため、燃焼エンジンでのそのようなガスの使用に問題を引き起こす^[5]。

製造

トリメチルシラノールは、クロロトリメチルシランを二量体化を回避するために弱い塩基で加水分解することにより得られる^[6]。ヘキサメチルジシロキサンの加水分解によっても得られる^[7]。

トリメチルシラノールは、クロロトリメチルシランの単純な加水分解では生成できない。副生する塩化水素のためエーテル化生成物のヘキサメチルジシロキサンが生成されるためである^[8]。

\mathrm {2\;ClSi\left(CH_{3}\right)_{3}\ \ {\xrightarrow[{-HCl}]{+H_{2}O}}\ \ 2\;HOSi\left(CH_{3}\right)_{3}\ \ {\xrightarrow[{-H_{2}O}]{\ }}\ \left(CH_{3}\right)_{3}Si{-}O{-}Si\left(CH_{3}\right)_{3}}

反応

トリメチルシラノールは、pK_a値11の弱酸である^[9]。酸性度はオルトケイ酸の酸性度に匹敵するが、アルコールの一つ、例えば tert-ブタノール (pK_a 19^[9])ほどは高くない。水酸化ナトリウムによる脱プロトン化でナトリウムトリメチルシロキシド（英語版）を与える。

TMSはシラノール基 (R³SiOH) と反応して、シリルエーテルを生成する。

構造

その構造に関して、分子は四面体である。化合物は単斜晶を形成する^[10]。

付加的な性質

蒸発熱は、45.64 kJ·mol⁻¹、蒸発エントロピーは、123 J·K⁻¹·mol⁻¹である^[11]。アントワン式 log₁₀ (P/1 bar）= A − B/(T + C) (P in bar、T in K）で A = 5.44591, B = 1767.766 K、C = −44.888 K (温度範囲 291 K - 358 K)^[11]。凝固点は-4.5°C以下^[12]。重クロロホルム中で¹H NMRスペクトルは、δ=0.14 ppm にシングレットを示す^[13]。

生物活性

他のシラノールと同様に、トリメチルシラノールは抗菌特性を示す^[14]。

脚注

^ ^a ^b Nomenclature of Organic Chemistry : IUPAC Recommendations and Preferred Names 2013 (Blue Book). Cambridge: The Royal Society of Chemistry. (2014). p. 696. doi:10.1039/9781849733069-FP001. ISBN 978-0-85404-182-4
^ Paul D. Lickiss: The Synthesis and Structure of Organosilanols, Advances in Inorganic Chemistry 1995, Volume 42, Pages 147–262, doi:10.1016/S0898-8838(08)60053-7.
^ Vadapalli Chandrasekhar, Ramamoorthy Boomishankar, Selvarajan Nagendran: Recent Developments in the Synthesis and Structure of Organosilanols, Chem. Rev. 2004, volume 104, pp 5847–5910, doi:10.1021/cr0306135.
^ Trimethylsilanol, Harold L. Kaplan, Martin E. Coleman, John T. James: Spacecraft Maximum Allowable Concentrations for Selected Airborne Contaminants, Volume 1 (1994).
^ http://epics.ecn.purdue.edu/bgi/Documents/Fall%25202009/Removal_of_Siloxanes_.pdf ^{[リンク切れ]}
^ J.A. Cella, J.C. Carpenter: Procedures for the preparation of silanols in J. Organomet. Chem. 480 (1994), 23–23; doi:10.1016/0022-328X(94)87098-5
^ M. Lovric, I. Cepanec, M. Litvic, A. Bartolincic, V. Vinkovic: Croatia Chem. Acta 80 (2007), 109–115
^ Didier Astruc: Organometallic Chemistry and Catalysis. Springer Science & Business Media, 2007, ISBN 978-3-540-46129-6, S. 331 (トリメチルシラノール, p. 331, - Google ブックス).
^ ^a ^b T. Kagiya, Y. Sumida, T. Tachi: An Infrared Spectroscopic Study of hydrogen Bonding Interaction. Structural Studies of Proton-donating and -accepting Powers in Bull. Chem. Soc. Jpn. 43 (1970), 3716–3722.
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[iupac2013-1] Nomenclature of Organic Chemistry : IUPAC Recommendations and Preferred Names 2013 (Blue Book). Cambridge: The Royal Society of Chemistry. (2014). p. 696. doi:10.1039/9781849733069-FP001. ISBN 978-0-85404-182-4

[Lickiss-2] Paul D. Lickiss: The Synthesis and Structure of Organosilanols, Advances in Inorganic Chemistry 1995, Volume 42, Pages 147–262, doi:10.1016/S0898-8838(08)60053-7.

[3] Vadapalli Chandrasekhar, Ramamoorthy Boomishankar, Selvarajan Nagendran: Recent Developments in the Synthesis and Structure of Organosilanols, Chem. Rev. 2004, volume 104, pp 5847–5910, doi:10.1021/cr0306135.

[4] Trimethylsilanol, Harold L. Kaplan, Martin E. Coleman, John T. James: Spacecraft Maximum Allowable Concentrations for Selected Airborne Contaminants, Volume 1 (1994).

[5] ttp://epics.ecn.purdue.edu/bgi/Documents/Fall%25202009/Removal_of_Siloxanes_.pdf ^{[リンク切れ]}

[6] J.A. Cella, J.C. Carpenter: Procedures for the preparation of silanols in J. Organomet. Chem. 480 (1994), 23–23; doi:10.1016/0022-328X(94)87098-5

[7] M. Lovric, I. Cepanec, M. Litvic, A. Bartolincic, V. Vinkovic: Croatia Chem. Acta 80 (2007), 109–115

[Astruc2007-8] Didier Astruc: Organometallic Chemistry and Catalysis. Springer Science & Business Media, 2007, ISBN 978-3-540-46129-6, S. 331 (トリメチルシラノール, p. 331, - Google ブックス).

[Tachi-9] T. Kagiya, Y. Sumida, T. Tachi: An Infrared Spectroscopic Study of hydrogen Bonding Interaction. Structural Studies of Proton-donating and -accepting Powers in Bull. Chem. Soc. Jpn. 43 (1970), 3716–3722.

[Schneider-10] R. Minkwitz, S. Schneider: Die Tieftemperaturkristallstruktur von Trimethylsilanol. In: Zeitschrift für Naturforschung B. 53, 1998, S. 426–429 (PDF, freier Volltext).

[Grubb-11] Grubb, W.T.; Osthoff, R.C.: Physical Properties of Organosilicon Compounds. II. Trimethylsilanol and Triethylsilanol in J. Am. Chem. Soc. 75 (1953) 2230–2232; doi:10.1021/ja01105a061.

[Batuew-12] Batuew et al. in Doklady Akademii Nauk SSSR 95 (1954) 531.

[13] Hamada, Tomoaki; Manabe, Kai; Kobayashi, Shū (13 January 2006). “Catalytic Asymmetric Mannich-Type Reactions Activated by ZnF2 Chiral Diamine in Aqueous Media”. Chemistry - A European Journal 12 (4): 1205–1215. doi:10.1002/chem.200500673. PMID 16267871 16 March 2021閲覧。.

[14] Yun-mi Kim, Samuel Farrah, Ronald H. Baney (2006). “Silanol – A novel class of antimicrobial agent”. Electronic Journal of Biotechnology 9 (2): 176–180. doi:10.2225/vol9-issue2-fulltext-4.

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