硅氧烷缩合反应制造技术

本发明专利技术涉及一种新的硅氧烷缩合反应，描述并要求保护在催化剂存在下，烷氧基硅烷或硅氧烷和有机含氢硅烷或硅氧烷之间的缩合。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种新的在含有直接键合到硅上的氢的化合物(有机氢化硅烷或有机氢化硅氧烷)和烷氧基硅烷或硅氧烷之间的缩合反应，该反应形成了硅氧烷键并释放副产物烃。
技术介绍
两种通用方法(环状硅氧烷的开环聚合和缩聚)可用于合成有机硅氧烷聚合物。有机官能化硅烷或低聚硅氧烷间的缩聚反应形成硅氧烷键去除低分子量副产物。低分子量硅油的缩聚是合成聚有机硅氧烷的最普通方法并且已经实践了若干年。该方法的副产物是水。遗憾的是该方法不能用于合成结构确定的嵌段有机硅氧烷共聚物。在这种情况下可使用非水解的缩合方法。人们熟悉很多这类反应并且经常使用1)有机卤代硅烷和有机烷氧基硅烷的反应，≡Si-X+R-O-Si≡→≡Si-O-Si≡+RX；2)有机卤代硅烷和有机酰氧基硅烷的反应，≡Si-X+RCOO-Si≡→≡Si-O-Si≡+RCOX；3)有机卤代硅烷和有机硅醇的反应，≡Si-X+HO-Si≡→≡Si-O-Si≡+HX；4)有机卤代硅烷和金属硅醇盐的反应，≡Si-X+Metal-O-Si≡→≡Si-O-Si≡+MetalX；5)有机氢化硅烷和有机硅醇的反应，≡Si-H+HO-Si≡→≡Si-O-Si≡+H2；6)有机烷氧基硅烷的自反应，≡Si-OR+RO-Si≡→≡Si-O-Si≡+ROR7)有机烷氧基硅烷和有机酰氧基硅烷的反应，≡Si-OR+R′COO-Si≡→≡Si-O-Si≡+R′COOR8)有机烷氧基硅烷和有机硅醇的反应，≡Si-OR+HO-Si≡→≡Si-O-Si≡+ROH9)有机氨基硅烷和有机硅醇的反应，≡Si-NR2+HO-Si≡→≡Si-O-Si≡+NR2H；10)有机酰氧基硅烷和金属硅醇盐的反应，≡Si-OOR+Metal-O-Si≡→≡Si-O-Si≡+MetalOOR；11)有机酰氧基硅烷和有机硅醇的反应，≡Si-OOR+HO-Si≡→≡Si-O-Si≡+HOOR；12)有机肟硅烷和有机硅醇的反应，≡Si-ON＝OR2+HO-Si≡→≡Si-O-Si≡+HN＝OR2；13)有机烯氧基硅烷和有机硅醇的反应。≡Si-O(C＝CH2)R+HO-Si≡→≡Si-O-Si≡+CH3COR；上述反应也可用于通过交联的方法形成硅氧烷网络。以上方法中的许多需要有催化剂(如质子酸、路易斯酸、有机和无机碱、金属盐和有机金属络合物)的存在。(例如参见，(a)“The Siloxane Bond”Ed.Voronkov，M.G.；Mileshkevich，V.P.；Yuzhelevskii，Yu.A.ConsultantBureau，New York and London，1978；和(b)Noll，W.“Chemistry andTechnology of Silicones”，Academia Press，New York，1968)。在硅化学中众所周知有机硅醇部分会和直接键合到硅(有机氢化硅烷)上的氢原子反应而产生氢分子和硅-氧键，(参见，“Silicon inOrganic，Organometallic and Polymer Chemistry”Michael A.Brook，John Wiley & Sons，Inc.，New York，Chichester，Weinheim，Brisbane，Singapore，Toronto，2000)。虽然在升高的温度无需催化即可发生反应，但是人们普遍熟悉的是该反应在过渡金属催化剂特别是贵金属催化剂(如包含铂、钯等的那些)、碱性催化剂(如碱金属氢氧化物、胺等)或路易斯酸催化剂(如锡化合物等)的存在下更容易进行。据最近报道，有机硼化合物是有机氢化硅烷和有机硅醇反应的非常有效的催化剂(WO 01/74938 A1)。遗憾的是，该方法的副产物是危险的高反应性的氢。尽管之前进行了许多研究，本专利技术仍对新的缩合反应进行了持续研究，该研究将提高缩聚方法的反应选择性和安全性。专利技术概述本专利技术提供了一种新的形成硅-氧键的缩合方法，所述方法包括在路易斯酸催化剂的存在下，使包含至少一个氢化硅烷官能团的有机硅烷或硅氧烷化合物和包含至少一个烷氧基硅烷官能团的有机烷氧基硅烷或硅氧烷化合物反应并释放副产物烃。本专利技术还提供了在路易斯酸催化剂的存在下，通过使包含至少一个氢化硅烷官能团和至少一个烷氧基硅烷部分的化合物反应并释放副产物烃而形成硅-氧键。因此本专利技术提供了一种形成硅-氧键的方法，所述方法包括在(c)路易斯酸催化剂的存在下，(a)使第一含硅化合物和(b)第二含硅化合物反应，从而形成硅-氧键，所述第一含硅化合物包含直接键合到硅原子上的氢原子，所述第二含硅化合物包含键合到硅原子上的烷氧基。本专利技术还提供了一种形成硅-氧键的方法，所述方法包括在(c)路易斯酸催化剂的存在下，(a)选择包含至少一个直接键合到所述化合物的硅原子上的氢原子和至少一个键合到所述化合物的硅原子上的烷氧基的化合物和(b)使氢化硅烷官能团和烷氧基硅烷基团反应，从而形成硅-氧键。此外，本专利技术的方法提供了制备组合物(硅氧烷泡沫、高度支化的聚硅氧烷聚合物、交联的硅氧烷网络和它们所产生的凝胶以及其他的在这里作为例子的聚硅氧烷和硅氧烷分子)的方法。专利技术详述本专利技术发现了含硅分子的非水解缩合反应新类型。一般来说，所述反应的特征是含有至少一个氢化硅烷部分的有机氢化硅烷或硅氧烷化合物和包含至少一个烷氧基硅烷部分或官能团的有机烷氧基硅烷或硅氧烷化合物缩合反应，以下为示例性的实施方案(MaDbTcQd)e(R2)f(R3)gSiOCH2R1和HSi(R4)h(R5)i(MaDbTcQd)j反应得到包含新硅-氧键的化合物(MaDbTcQd)e(R2)f(R3)gSiOSi(R4)h(R5)i(MaDbTcQd)j和烃(CH3R1)产物。下标a、b、c和d独立为零或者正数，e、f、g、h、i、j为零或者正数，限制条件为e+f+g＝3；h+i+j＝3；j＝0、1、2，i＝0、1或2，限制条件为i+j≤2。其他分子中的组成具有以下的标准定义M＝R6R7R8SiO1/2；D＝R9R10SiO2/2；T＝R11SiO3/2；和Q＝SiO4/2或者以下述结构式绘出(没有任何暗含的计量化学限制) R1取代基为氢或者独立选自被或未被卤素(卤素为F、Cl、Br和I)取代的1到60个碳原子的一价烃基，例如非限定性实例为取代的氟烷基或取代的氯烷基，取代基R2、R4、R6、R7、R8、R9、R10和R11独立选自被或未被卤素(卤素为F、Cl、Br和I)取代的1到60个碳原子的一价烃基，例如非限定性实例为取代的氟烷基或取代的氯烷基，R3和R5独立选自氢、1到60个碳原子的一价烷氧基、1到60个碳原子的一价芳氧基、1到60个碳原子的一价烷芳氧基和卤素。在同一个分子骨架上含有双官能团(一个(≡SiOCH2R1)和一个(H-Si≡))的分子的缩合可形成线形聚合物，除非所述缩合反应在高度稀释的反应物中进行，则有望得到环状缩合产品。在同一个分子骨架上含有多于一个(≡SiOCH2R1)和仅有一个(H-Si≡)官能团的分子以及在同一个分子骨架上含有一个(≡SiOCH2R1)和多于一个(H-Si≡)官能团的分子为ABx分子结构的实例。这些ABx化合物的缩合可形成复杂的高度支本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种形成硅－氧键的方法，所述方法包括：在（ｃ）路易斯酸催化剂的存在下，（ａ）使第一含硅化合物和（ｂ）第二含硅化合物反应，从而形成硅－氧键，所述第一含硅化合物包含直接键合到硅原子上的氢原子，所述第二含硅化合物包含键合到硅原子上的烷氧基。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】

【专利技术属性】
技术研发人员：S拉宾什塔恩，JA切拉，
申请(专利权)人：通用电气公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]