En 1978, Günther Maier preparó el primer tetraedro sustituido estable, tetra -terc-butil tetraedro. Estos sustituyentes ter-butilo son muy voluminosos y envuelven completamente el núcleo tetraédrico. Los lazos de este corazón no se pueden romper debido a las fuerzas de Van der Waals que mantienen a los sustituyentes muy cerca unos de otros (efecto corsé).
En tetra (trimetilsilil) tetraedro ( I ), los grupos terc-butilo se han reemplazado por grupos trimetilsililo . Este compuesto es notablemente más estable que el análogo de terc-butilo. Sin embargo, el enlace silicio- carbono (187 picómetros , 1,87 Angstroms ) es significativamente más largo que un enlace carbono-carbono (154 µm , 1,54 Å) y, por lo tanto, se reduce el efecto corsé. Por otro lado, el grupo trimetilsililo es un sigma donante lo que explica la mayor estabilidad de este tetraedro. Mientras que el derivado de terc-butilo se funde a 135 ° C , la temperatura a la que comienza su descomposición en ciclobutadieno , el trimetilsilil tetraedro se funde a una temperatura mucho más alta de 202 ° C y es estable hasta 300 ° C , temperatura a la que se convierte. en el derivado de acetileno que se utilizó al inicio de su síntesis.
El tetraedrano los enlaces de la columna vertebral están doblados ( enlaces de banano ), la hibridación de los carbonos orbitales de un carácter sigma marcada. Del espectro de RMN se puede deducir una hibridación sp de los orbitales de carbono que normalmente corresponde a triples enlaces . Como resultado, la longitud de 152 µm (1,52 Å) de los enlaces simples carbono-carbono es inusualmente corta.
El último desarrollo es la síntesis y caracterización del dímero de tetrahedranil-tetraedro ( II ). ¡El vínculo de conexión entre los dos tetraedros es incluso más corto, 143,6 µm (1,436 Å)! - un enlace sencillo carbono-carbono ordinario es de 154 µm (1,54 Å) -.En el tetrasila-tetraedro, los átomos de carbono son reemplazados por silicio . La longitud estándar de los enlaces Si-Si es mayor (235 µm). Solo los derivados sustituidos por sililos muy grandes tienen el núcleo tetraédrico suficientemente envuelto para ser térmicamente estable.
El tetra- (R-silil) -tetrasila-tetraedro, que se muestra a continuación, se puede reducir con potasio-grafito para formar tri- (R-silil) -tetrasila-tetrahedranuro de potasio . En este compuesto, uno de los átomos de silicio del núcleo ha perdido su sustituyente R-sililo y tiene una carga negativa. El catión potasio puede ser capturado por un éter corona y luego el complejo de potasio y el anión sililo se separan a una distancia de 885 µm. Uno de los dos enlaces Si - - Si mide 272 µm y el Si - mantiene una simetría tetraédrica porque el doblete electrónico que lleva apunta hacia afuera desde el tetrasila-tetraedro. Sin embargo, los cuatro átomos de silicio del núcleo son equivalentes a la escala de tiempo de RMN (Resonancia Magnética Nuclear) espectroscopia , que es debido a la ultra-rápida migración de sustituyentes R-sililo alrededor del núcleo.
La reacción de dimerización observada para tetratrimetilsilil tetraedro también se esperaba para un tetrasila-tetraedro.
En el tetrasila-tetraedro que se muestra a continuación, el núcleo está encerrado por 4 grupos super sililo en los que cada átomo de silicio tiene tres sustituyentes ter-butilo . Pero el dímero no se puede sintetizar. En contraste, una reacción con yodo en benceno seguido por una reacción del anión de la síla- tri-ter-butilo, forma un ocho átomo de clúster de silicio que puede ser descrito como una relación Si 2 eje (229 largo de la tarde y con, por Si , una geometría tal que los 4 enlaces están orientados en el mismo lado del espacio) intercalados entre dos anillos de Si 3 casi paralelos.
Se sabe que en grupos con ocho átomos de elementos del mismo grupo químico que el silicio, Sn 8 R 6 para el estaño y Ge 8 R 6 para el germanio , estos ocho átomos se ubican en los vértices de un cubo .
El tetraedro no sustituido se nos escapa por el momento, pero se predice que será cinéticamente estable. Una estrategia que se ha explorado pero que hasta ahora no ha tenido éxito es la reacción del propeno con carbono atómico. La encapsulación de un tetraedro en un fullereno solo se ha intentado in silico .