Neuartige Polyolkomponenten für die Herstellung von Block-Copolymeren. Extraktion und Synthese.

Doktorandin: M.sc. Veronika Huber
Betreuer HSWT: Prof. Dr. Herbert Riepl
Fakultät: Fakultät Umweltingenieurwesen
Partner-Uni: Technische Universität München | Prof. Dr. V. Sieber
Zeitraum: 15.03.2012 - 15.12.2019

Kurzfassung

Angesichts des gesteigerten Konsumbewusstseins in Bezug auf technische Zusatzstoffe und Prozeduren stellen nachwachsende Rohstoffe einen bedeutenden Forschungsgegenstand mit aktuellem Anwendungsinteresse dar. Ein Beispiel ist die Herstellung von Copolymeren für thermoplastische Elastomere. Die Weichsegmente dieser Polymere bestehen zumeist aus glykolbasierten Oligomeren. Durch eine Herstellung dieser Copolymere aus Oleochemikalien und somit aus nachwachsenden Rohstoffen können „grüne“ Polyether hergestellt werden. Zusätzlich haben diese aufgrund längerer Kohlenstoffketten eine geringere Polarität aufzuweisen und somit verbesserte Eigenschaften wie eine niedrigere Glastemperatur. Die Synthese solcher Diol-Ether-Oligomere ist aus technischer Sicht jedoch schwierig und greift auf die Verwendung von teuren und giftigen Substanzen zurück, wie beispielsweise bei der häufig verwendeten Williamsonschen Ethersynthese.

Ein Ziel dieser Arbeit war deshalb, Oligoether mit mehr CH2-Einheiten, also längeren CH2-Ketten, aus nachwachsenden Rohstoffen synthetisch herzustellen. Konkret war dazu zunächst eine geeignete Synthese für die entsprechenden Monomere geplant, welche später oligomerisiert und durch entsprechendes Encapping zu Copolymeren für thermoplastische Elastomere werden sollten. Diese Monomere konnten ausgehend von einfach hergestellten Allylalkylcarbonaten, die durch die Reaktion von Fettalkoholen mit Allylchloroformiat synthetisiert wurden, durch eine anschließende Palladium-katalysierte Ethersynthese in guten Ausbeuten hergestellt werden. Voraussetzung für diese Reaktion ist eine Doppelbindung in Allylposition, die sowohl terminal als auch intern sein kann und die mit Pd(0) einen Komplex bilden kann. Es handelt sich bei dieser Reaktion um eine atomökonomische und für die Industrie - aufgrund der leichten Aufreinigung - sehr interessante Herstellungsweise. Es entsteht hier lediglich CO2. Das einzige Nebenprodukt ist das entsprechende Fettalkohol-Edukt, das jedoch in die Reaktion zurückgeführt werden kann. Durch anschließende Metathese der Monomere, hier vor allem 11-(Allyloxy)undec-1-en, konnten erfolgreich Oligomere hergestellt werden, die noch im selben Reaktionsschritt mit 10-Undecen-1-ol umgesetzt wurden, um die für die TPE Herstellung erforderlichen OH-Gruppen an terminaler Position einzuführen. Im Zuge der Arbeit wurde außerdem eine erfolgreiche Synthesemethode für die Herstellung eines neuartiger Molybdänkomplexes [Mo(η3-C3H5)(HCOO)(CO)2(bipy)] entwickelt, der sich für die Ethersynthese jedoch nicht eignete.