Nel 1978, Günther Maier preparò il primo tetraedro sostituito stabile, il tetra -tert-butil tetraedro. Questi sostituenti ter-butilici sono molto voluminosi e avvolgono completamente il nucleo tetraedrico. I legami in questo cuore non possono essere spezzati a causa delle forze di Van der Waals che mantengono i sostituenti molto vicini tra loro (effetto corsetto).
Nel tetra (trimetilsilil) tetraedro ( I ), i gruppi ter-butile sono stati sostituiti da gruppi trimetilsilile . Questo composto è notevolmente più stabile dell'analogo terz-butile. Tuttavia, il legame silicio- carbonio (187 picometri , 1,87 Angstrom ) è significativamente più lungo di un legame carbonio-carbonio (154 µm , 1,54 Å) e quindi l'effetto corsetto è ridotto. D'altra parte, il gruppo trimetilsilile è un donatore sigma che spiega la maggiore stabilità di questo tetraedro. Mentre il derivato terz-butilico fonde a 135 ° C , temperatura alla quale inizia la sua decomposizione in ciclobutadiene , il trimetil silil tetraedano fonde alla temperatura molto più alta di 202 ° C ed è stabile fino a 300 ° C , alla quale temperatura viene convertito nel derivato dell'acetilene che è stato utilizzato all'inizio della sua sintesi.
I legami della spina dorsale del tetraedro sono piegati ( legami a banana ), l' ibridazione degli orbitali di carbonio ha un marcato carattere sigma . Dallo spettro NMR si può dedurre un'ibridazione sp degli orbitali di carbonio che normalmente corrisponde a tripli legami . Di conseguenza, la lunghezza di 152 µm (1,52 Å) dei singoli legami carbonio-carbonio è insolitamente breve.
L'ultimo sviluppo è la sintesi e la caratterizzazione del dimero tetraedranil-tetraedrano ( II ). Il collegamento tra i due tetraedrani è ancora più corto, 143,6 µm (1,436 Å)! - un normale legame singolo carbonio-carbonio è 154 µm (1,54 Å) -.In tetrasila-tetrahedran, gli atomi di carbonio sono sostituiti dal silicio . La lunghezza standard dei legami Si-Si è maggiore (235 µm). Solo i derivati sostituiti da silili molto grandi hanno il nucleo tetraedrico sufficientemente avvolto per essere termicamente stabile.
Il tetra- (R-silile) -tetrasila-tetraedano, mostrato sotto, può essere ridotto dalla grafite di potassio per formare tri- (R-silile) -tetrasila-tetraedranide di potassio . In questo composto, uno degli atomi di silicio del nucleo ha perso il suo sostituente R-silile e trasporta una carica negativa. Il catione di potassio può essere catturato da un etere corona e quindi il complesso di potassio e l' anione silile vengono separati da una distanza di 885 µm. Uno dei due Si - - legami Si misura 272 µm e il Si - mantiene una simmetria tetraedrica perché il doppietto elettronico che porta punta verso l'esterno dal tetrasila-tetraedro. Tuttavia, i quattro atomi di silicio del nucleo sono equivalenti alla tempistica di NMR (Risonanza Magnetica Nucleare) spettroscopia , che è dovuto alla ultra rapida migrazione dei sostituenti R-silil attorno al nucleo.
La reazione di dimerizzazione osservata per il tetratrimetilsilil tetraedano era attesa anche per un tetrasila-tetraedro.
Nel tetrasila-tetraedro mostrato sotto, il nucleo è ingabbiato da 4 gruppi super sililici in cui ogni atomo di silicio ha tre sostituenti ter-butilici . Ma il dimero non può essere sintetizzato. Al contrario, una reazione con iodio nel benzene seguita da una reazione del tri-ter-butil sila- anione, forma un cluster di otto atomi di silicio che può essere descritto come un Si 2 asse (229 pm lungo e con, per Si , una geometria tale che i 4 legami siano orientati sullo stesso lato dello spazio) inseriti tra due anelli Si 3 quasi paralleli.
È noto che in cluster con otto atomi di elementi dello stesso gruppo chimico del silicio, Sn 8 R 6 per lo stagno e Ge 8 R 6 per il germanio , questi otto atomi si trovano ai vertici di un cubo .
Il tetraedro non sostituito ci sfugge per il momento ma si prevede che sia cineticamente stabile. Una strategia che è stata esplorata ma che finora non ha avuto successo è la reazione del propene con il carbonio atomico. L'incapsulamento di un tetraedro in un fullerene è stato provato solo in silico .