Application of the Biginelli-Three-Component Reaction for the Synthesis of Novel Renewable Polymers = Anwendung der Biginelli-Drei-Komponenten-Reaktion für die Synthese neuartiger, erneuerbarer Polymere
Creators: name: Windbiel, Julian Tobias
Publisher: name: Karlsruher Institut für Technologie (KIT)
Year: 2021
Subjects: subject: Green Chemistry
subject: Sustainable Chemistry
subject: Renewable Polymers
subject: Polymer Chemistry
subject: Organic Chemistry
subject: FOS: Chemical sciences
subject: Polymerisation
subject: Polycondensation
subject: Controlled Radical Polymerisation
subject: Post-Polymerisation Modification
subject: Multicomponent Reraction
subject: Biginelli-Reaction

description: Der nachhaltige und verantwortungsbewusste Einsatz fossiler Rohstoffe und die Verwendung nachwachsender Rohstoffe ist eines der Hauptziele der Chemie und verwandter Fachgebiete. Die in dieser Arbeit dargelegten Forschungsergebnisse tragen zu diesem Ziel bei. Daher wurde Nachhaltigkeit im Allgemeinen besprochen und die erneuerbare Synthese der in dieser Arbeit verwendeten Verbindungen diskutiert. Ziel der Arbeit war es, neuartige und nachwachsende Polymere mit Hilfe der der Biginelli-Drei-Komponenten-Reaktion herzustellen, da die typischen Eigenschaften von Multikomponenten-Reaktionen gut mit den Prinzipien der Nachhaltigkeit korrelieren. Dabei wurden drei verschiedene Ansätze verfolgt. Der erste Ansatz beschäftigte sich mit der effizienten Synthese einer Bibliothek von neuartigen Biginelli-Polykondensaten. Dabei wurde die Gesamtheit der für die Biginelli-Polykondensation bekannten Komponenten deutlich erweitert. Die Struktur-Eigenschaftsbeziehungen der erhaltenen Polykondensate wurden untersucht. Die erwarteterweise hohen Glasübergangstemperaturen konnten in 15°C-Schritten durch eine einfache Variation der verwendeten Edukte eingestellt werden. Der zweite Ansatz beschäftigte sich mit der Endgruppenfunktionalisierung von Biginelli-Polykondensaten, um die Synthese von Blockkopolymeren durch Polymer-Polymer-kopplung zu ermöglichen. Zum ersten Mal wurden Biginelli-Polykondensate mit einer definierten Endgruppe dargestellt. Die eingeführte terminale Doppelbindung wurde verwendet, um den Biginelli-Block mit einem Polymer, das eine Thiol-Endgruppe trug, mittels Thiol-En-Reaktion zu koppeln. Die Untersuchung der thermischen Eigenschaften der erhaltenen Blockkopolymere deuteten auf eine Mikrophasenseparation im Material hin. Der dritte Ansatz war die Modifikation erneuerbarer Polymere mittels Biginelli-Drei-Komponenten Reaktion. Dazu wurden erneuerbare Vinylester-Monomere und ein Methacrylat-Monomer, die über eine Acetoacetat-Gruppe verfügten, dargestellt. Darauffolgend wurde die radikalische Polymerisation dieser Monomere untersucht. Während die Polymerisation der Vinylester-Monomer stark inhibiert war, so konnte das Methacrylat problemlos in einer RAFT-Polymerisation umgesetzt werden. Nachfolgend, wurde die Möglichkeit der Kettenverlängerung, sowie der Synthese von Blockkopolymeren aufgezeigt. Zu guter Letzt wurden die erhaltenen Homopolymere über ihre Acetoacetat-Gruppen effizient mittels Biginelli-Drei-Komponenten Reaktion modifiziert und die thermischen Eigenschaften der Produkte wurden untersucht.