Fullereny – klecové molekuly složené z uhlíku jsou v dnešní době poměrně dost známé. Jelikož mají poměrně unikátní vlastnosti, není překvapením, že se hledají jejich analoga u jiných prvků a jako horký kandidát je zde samozřejmě křemík, který je v periodickém systému hned pod uhlíkem.
Ve fullerenech je hybridizace uhlíků sp2, tento stav ale křemík příliš nepreferuje. Výhodnější je pro něj hybridizace sp3. Z toho důvodu jsou silafullereny poměrně nestabilní, ale silafullerany, které obsahují vazby Si-H, se zdají být výrazně stabilnější.[1]
Endohedrální sloučeniny – klecovité molekuly, které obsahují atom, ion nebo malou molekulu uzavřenou uvnitř klece. Klasickým příkladem jsou endohedrální deriváty fullerenů.
V roce 2015 se podařilo připravit endohedrální siladodekahedran [nBu4N][Cl@Si20(SiCl3)12Cl8].[2] Příprava byla poměrně jednoduchá, ale získaná struktura byla hodně zajímavá. Jádro se skládalo z dodekaedru Si20, na křemíkové atomy byly navázány buď chloridy (8) nebo skupiny SiCl3 (12). Celá molekula měla ideální symetrii Th a uvnitř klece byl uzavřen chloridový anion. Jako protiion vystupoval tetrabutylamonný kation.
Příprava této sloučeniny probíhala v argonové atmosféře v suchém boxu. Do vialky byl navážen tetrabutylamonnium chlorid, tributylamin a odměřen dichlormethan. K roztoku byl za laboratorní teploty přidán hexachlorodisilan a reakční směs byla míchána po dobu dvou dní. Ihned po přídavku disilanu se barva roztoku změnila na žlutou a postupně přešla až na oranžovou. Vyloučil se vedlejší produkt (cyklohexasilan) a krystalizací z roztoku byl získán hlavní produkt.
Kromě RTG strukturní analýzy byl produkt charakterizován pomocí NMR a LDIMS. V 29Si NMR spektru byly tři signály, signál trichlorosilanových skupin měl chemický posun 10,3 ppm, jádro molekuly obsahuje dva typy křemíků, jejich posuny byly 31,1 a -60,3 ppm.
Jelikož je tato sloučenina velice zajímavá, neskončilo jen u samotné přípravy, ale probíhají i studie věnované derivatizaci. V letošním roce (2023) byla publikována práce věnovaná hydrogenaci této látky.[3] Byly připraveny deriváty, kde došlo k nahrazení všech chloridů za protony, [nBu4N][Cl@Si20(SiH3)12H8], i částečně hydrogenovaný derivát, [nBu4N][Cl@Si20(SiH3)12Cl8]. A také derivát, kde byla Si-H skupina zaměněna za Si-CH3, [nBu4N][Cl@Si20(SiH3)12Me8]. V dřívějších pracech byl k hydrogenaci využíván tetrahydridohlinitan lithný, Li[AlH4], ten je ale příliš nukleofilní a atakuje také vazby Si-Si. Jako výrazně výhodnější hydrogenační čnidlo se ukázal nadbytek diisobutylaluminium hydridu, iBu2AlH.
Hydrogenace silafulleranu otevírá cestu k dalším zajímavým reakcím, např. ke couplingu, kdy by docházelo ke spojování jednotlivých molekul.