[发明专利]作为用于Si-H与环氧化物之间反应的热触发剂的桥接的受阻路易斯酸碱对

说明书

本发明提供了一种组合物，该组合物含有甲硅烷基氢化物、环氧化物和桥接的受阻路易斯酸碱对的混合物。

背景技术

技术领域

本发明涉及一种桥接的受阻路易斯酸碱对(bridged frustrated Lewis pair)作为用于甲硅烷基氢化物和环氧化物之间的化学反应的热触发剂的用途。桥接的受阻路易斯酸碱对解离以在加热时释放路易斯酸。路易斯酸用作甲硅烷基氢化物和环氧化物之间的化学反应的催化剂。

背景技术

受阻路易斯酸碱对(“FLP”)是指代路易斯酸和路易斯碱对的术语，其中空间拥塞阻止路易斯酸和路易斯碱彼此络合和中和。当组合时，FLP的路易斯酸和碱彼此保持独立，而不是组合以彼此中和。然而，已经发现FLP以桥接的受阻路易斯酸碱对(“B-FLP”)的形式彼此间接结合，其中桥接分子与FLP的酸和碱结合以与路易斯酸和路易斯碱之间的桥接分子产生络合物。在一些情况下，桥接分子可以断裂以产生封闭的路易斯酸和封闭的路易斯碱，其中桥接分子的一部分与路易斯酸和路易斯碱中的每个络合并阻断所述路易斯酸和所述路易斯碱中的每个进一步络合或反应。氢(H₂)是在形成B-FLP时以这种方式断裂的桥接分子的示例。

B-FLP已用于活化桥接分子以用于化学反应。例如，氢(H₂)已用作B-FLP中的桥接分子，以便活化氢气以用于氢化反应(参见，例如，JACS 2015,137,10018-10032)并且二氧化碳已用作B-FLP中的桥接分子，以便活化二氧化碳以用于脱氧氢化硅烷化(参见，例如JACS 2010,132,10660-10661)。用作B-FLP中的桥接分子以用于活化其进行化学反应的其他分子包括一氧化二氮(N₂O)、二氧化硫(SO₂)、烯烃和炔烃。参见，例如：Angew.Chem.Int.Ed.2009,48,6643-6646；Angew.Chem.Int.Ed.2015,54,6400-6441；和JACS 2015,137,10018-10032。

令人惊讶且有用的是发现B-FLP的额外用途，特别是如果此类用途允许控制除涉及桥接分子的那些化学反应以外的化学反应。

发明内容

本发明为B-FLP作为用于甲硅烷基氢化物(Si-H)和环氧官能团之间的加成反应的热触发剂的令人惊讶且出乎意料的用途。

加成反应，诸如氢化硅烷化反应通常需要存在过渡金属催化剂。然而，已发现，甲硅烷基氢化物和环氧官能团在路易斯酸催化剂的存在下经历加成反应，而不需要过渡金属催化剂。已知路易斯酸催化甲硅烷基氢化物与甲硅烷基醚之间的反应，所述反应被称为Piers-Rubinsztajn(“PR”)反应。然而，与PR反应不同，甲硅烷基氢化物和环氧树脂之间的本发明反应不需要甲硅烷基醚，并且本发明反应也不会产生如PR反应的气态副产物。本发明还提供优于典型的加成反应的益处，因为它不需要过渡金属催化剂。

与PR反应一样，甲硅烷基氢化物和环氧化物之间的路易斯酸催化加成反应可能需要在涂料、粘合剂、弹性体和发泡应用中固化硅氧烷。然而，环氧化物/甲硅烷基氢化物反应往往是快速的，因此它们的使用需要以两部分体系的形式供应和储存反应性体系，其中路易斯酸催化剂与Si-H和/或环氧化物保持分开，直到需要反应。单组分体系比两部分体系更容易处理并且是期望的，因此如果反应组分可以在单部分体系中组合在一起，但是除非加热到触发温度，否则不立即固化成凝胶是合乎需要的。理想地，单部分体系对于储存将是储存稳定的，或者至少处于23℃经历延迟固化以增加处理时间，但是包括在需要时触发加成反应以快速固化体系的手段。

存在用于PR反应性材料的体系，其中路易斯酸催化剂与紫外(UV)敏感阻断剂络合，所述阻断剂阻止催化剂实现PR反应，直到用UV光照射。然而，为了储存稳定性，此类体系需要存储在黑暗中，并且必须暴露于UV光以引发固化。可能期望避免存储在黑暗中并暴露于光以触发体系中的反应的需要。