Введение

Органическая функциональная группа (Si–O–Si)

В органосилициевой химии силоксан – это органическое соединение, содержащее функциональную группу, состоящую из двух атомов кремния, связанных с атомом кислорода: Si\sO\sSi. К основным силоксанам относятся олигомерные и полимерные гидриды с формулами H[OSiH2] {n}OH и [OSiH2] {n}. Силоксаны также включают разветвленные соединения, определяющей особенностью которых является то, что каждая пара кремниевых центров разделена одним атомом кислорода. Силоксанная функциональная группа формирует основу силиконов [R2Si\sO\sSiR2\s] {n}, наиболее ярким примером которых является полидиметилсилоксан (PDMS). В отличие от этого, расстояние C–O в типичном диалкилэфире значительно короче – 1,414(2) Å, при более остром угле C–O–C в 111°. Можно предположить, что силоксаны обладают низкими энергетическими барьерами для вращения вокруг связей Si–O из-за небольших стерических препятствий. Это геометрическое соображение лежит в основе полезных свойств некоторых материалов, содержащих силоксаны, таких как их низкие температуры стеклования.

Применение

Полисилоксаны (силиконы) при сгорании в инертной атмосфере обычно подвергаются пиролизу с образованием оксикарбида кремния или карбида кремния (SiC). Используя эту реакцию, полисилоксаны применяются в качестве предкерамических полимеров в различных процессах, включая аддитивное производство. Поливинилсилоксан (винилполисилоксан) используется для изготовления стоматологических и промышленных слепков. Применение полисилоксанового прекурсора в полимерных керамиках позволяет получать керамические изделия сложной формы, однако необходимо учитывать значительную усадку при пиролизе. Трисилоксаны могут использоваться в качестве жидкости для диффузионных насосов.

Циклометиконы

Циклометиконы – это группа метилсилоксанов, класс жидких силиконов (циклических полидиметилсилоксановых полимеров), характеризующиеся низкой вязкостью, высокой летучестью, а также смягчающими свойствами для кожи и, в определенных случаях, способностью служить эффективными чистящими растворителями. В отличие от диметиконов, являющихся линейными силоксанами, которые не испаряются, циклометиконы имеют циклическую структуру: обе группы состоят из цепи [(CH3)2SiO]n. Они широко используются в косметических продуктах, в том числе в дезодорантах и антиперспирантах, которым необходимо создавать покрытие на коже, не оставляющее ощущения липкости. Dow является одним из крупнейших производителей циклометиконов. Циклометиконы, как и все силоксаны, подвергаются гидролизу с образованием силанолов. Концентрация этих силанолов настолько мала, что они не влияют на работу гидролитических ферментов. Несмотря на структурное сходство некоторых циклометиконов с краун-эфирами, они слабо связывают ионы металлов.

Отношения с безопасностью и окружающей средой

Поскольку силиконы широко используются в биомедицинских и косметических целях, их токсикология была тщательно изучена. "Инертность силиконов по отношению к теплокровным животным была продемонстрирована в ряде тестов". При LD50 у крыс более 50 г/кг, они практически нетоксичны. Однако остаются вопросы относительно хронической токсичности или последствий биоаккумуляции, поскольку силоксаны могут быть устойчивыми в окружающей среде. Данные о биоаккумуляции в основном получены в лабораторных исследованиях. Полевые исследования биоаккумуляции не привели к единому мнению. "Даже если концентрации силоксанов, обнаруженные нами в рыбе, высоки по сравнению с концентрациями классических загрязнителей, таких как полихлорированные бифенилы (ПХБ), другие исследования, проведенные в Осло-фьорде (Норвегия), озере Пепин (США) и озере Эри (Канада), показали снижение концентраций силоксанов на более высоких уровнях пищевой цепи. Этот результат ставит вопрос о факторах, влияющих на потенциал биоаккумуляции силоксанов". Циклометиконы широко распространены благодаря их широкому применению в биомедицинских и косметических продуктах. Они могут быть обнаружены в высоких концентрациях в американских городах. Они могут быть токсичны для водных организмов в концентрациях, часто встречающихся в окружающей среде. Согласно одному отчету, циклометиконы D4 и D5 биоаккумулируются в некоторых водных организмах. В Европейском Союзе D4, D5 и D6 признаны опасными в соответствии с регламентом REACH. Они были классифицированы как вещества, вызывающие очень серьезную обеспокоенность (SVHC) из-за их свойств PBT и vPvB. Канада регулирует D4 в рамках плана по предотвращению загрязнения.