PROCESS FOR THE FORMATION OF POLYHEDRAL OLIGOMERIC SILSESQUIOXANES

• Main Authors: TERROBA, RACHEL, SCHWAB, JOSEPH, J, LICHTENHAN, JOSEPH, D, AN, YI-ZONG, CARR, MICHAEL, J, FEHER, FRANK, J, REINERTH, WILLIAM
• Format: Patent
• Language: English; French
• Published: 15.02.2001
• Edition: 7
• Subjects: ACYCLIC, CARBOCYCLIC OR HETEROCYCLIC COMPOUNDS CONTAININGELEMENTS OTHER THAN CARBON, HYDROGEN, HALOGEN, OXYGEN, NITROGEN,SULFUR, SELENIUM OR TELLURIUM; CHEMISTRY; COMPOSITIONS BASED THEREON; MACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED OTHERWISE THAN BY REACTIONSONLY INVOLVING UNSATURATED CARBON-TO-CARBON BONDS; METALLURGY; ORGANIC CHEMISTRY; ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP

Three processes for the manufacture of polyhedral oligomeric silsesquioxanes (POSS) which utilize the action of bases that are capable of either attacking silicon or any compound that can react with a protic solvent (e.g. ROH, H2O etc.) and generate hydroxide [OH]<->; alkoxide [RO]<->, etc. The first process utilizes such bases to effectively redistribute the silicon-oxygen frameworks in polymeric silsesquioxanes [RSiO1.5] INFINITY where INFINITY =1-1,000,000 or higher into POSS nanostructures of formulas [(RSiO1.5)n] SIGMA #, homoleptic, [(RXSiO1.5)n] SIGMA #, functionalized homoleptic, [(RSiO1.5)m(R'SiO1.5)n] SIGMA #, heteroleptic, and {(RSiO1.5)m(RXSiO1.0)n} SIGMA #, functionalized heteroleptic nanostructures. The second process utilizes base to aid in the formation of POSS nanostructures of formulas [(RSiO1.5)n] SIGMA #, homoleptic and [(RSiO1.5)m(R'SiO1.5)n] SIGMA #, heteroleptic and [(RSiO1.5)m(RXSiO1.0)n] SIGMA #, functionalized heteroleptic nanostructures from silanes RSiX3 and linear or cyclic silsesquioxanes of the formula RX2Si-(OSiRX)m-OSiRX2 where m=0-10, X=OH, Cl, Br, I, alkoxide OR, acetate OOCR, peroxide OOR, amine NR2, isocyanate NCO, and R. The third process utilizes base to selectively ring-open the silicon-oxygen-silicon (Si-O-Si) bonds in POSS structures to form POSS species with incompletely condensed nanostructures. These proceses also afford stereochemical control over X. The three processes result in new POSS species that can undergo additional chemical manipulations to ultimately be converted into POSS-species suitable for polymerization, grafting, or other desirable chemical reactions. L'invention concerne trois procédés de fabrication de silsesquioxanes oligomères polyèdres (POSS) utilisant l'action de bases capables d'attaquer le silicium ou tout autre composé pouvant réagir à un solvant protique (par exemple ROH, H2O, etc.) et produire un hydroxyde [OH], un alcoxyde [RO], etc. Dans le premier procédé, ces bases permettent de redistribuer efficacement les cadres silicium-oxygène dans des silsesquioxanes [RSiO1,5] INFINITY , INFINITY étant = 1-1 000 000 ou plus, en nanostructures POSS de formules [RSiO1,5] SIGMA #, homoleptiques, [(RXSiO1,5)n] SIGMA #, homoleptiques fonctionnalisées, [(RSiO1,5)m(R'SiO1,5)n] SIGMA #, hétéroleptiques, et {(RSiO1,5)m(RXSiO1,0)n} SIGMA #, hétéroleptiques fonctionnalisées. Dans le deuxième procédé, on utilise une base pour faciliter la fabrication de nanostructures POSS de formules [RSiO1,5] SIGMA # homoleptiques et [(RSiO1,5)m(R'SiO1,5)n] SIGMA # hétéroleptiques et [(RSiO1,5)m(RXSiO1,0)n] SIGMA # hétéroleptiques fonctionnalisées à partir de silanes RsiX3 et de silsesquioxanes linéaires ou cycliques de formule RX2Si-(OSiRX)m-OSiRX2, dans laquelle m= 0-10, X= OH, Cl, Br, I, alcoxyde OR, acétate OOCR, peroxyde OOR, amine NR2, isocyanate NCO, et R. Dans le troisième procédé, une base permet d'ouvrir de manière sélective le cycle des liaisons silicium-oxygène-silicium (Si-O-Si) des structures POSS afin de former des espèces de POSS présentant des nanostructures incomplètement condensées. Ces procédés, qui permettent également un contrôle stéréochimique de X, produisent de nouvelles espèces de POSS capables de supporter des manipulations chimiques supplémentaires pour les convertir en définitive en espèces POSS convenant à la polymérisation, au greffage ou à d'autres réactions chimiques voulues.