Please use this identifier to cite or link to this item: http://doi.org/10.25358/openscience-1033
Authors: Hartmer, Marius Franziskus
Title: Adsorption von Wertstoffen aus Schwarzlauge und deren weitere Verwendung in der elektrochemischen Synthese
Online publication date: 20-Oct-2016
Year of first publication: 2016
Language: german
Abstract: Die vorliegende Arbeit umfasst die Entwicklung von Ionenaustauscherharzen zur Gewinnung natürlicher Phenole aus Schwarzlauge sowie die elektrochemische Synthese aromatischer Nitrile. Die in Schwarzlauge gelösten Phenole Guajakol, Acetovanillon, Vanillin und 4,4‘-Dihydroxy-3,3‘-dimethoxylstilben können durch Ionenaustausch gewonnen werden. Dabei ist ein Ionenaustauscherharz erforderlich, welches im Gegensatz zu bestehenden Harzen zwischen organischen und anorganischen Ionen differenziert. Dahingehend wurden Ionenaustauscherharze entwickelt, welche durch entsprechende funktionelle Gruppen van der Waals- und pi-Wechselwirkungen adressieren. Die Ionenaustauscherharze wurden durch Funktionalisierung von Merrifield-Harz mit N- und P-Nukleophilen hergestellt. Die Phenolate wurden aus Schwarzlauge an die funktionalisierten Harze adsorbiert. Nach Freisetzung mit Säure erfolgte die Quantifizierung mittels Gaschromatographie gegen einen internen Standard, wobei die hergestellten Ionenaustauscherharze verglichen mit bestehenden Harzen ein vermindertes Adsorptionsvermögen aufwiesen. Für die elektrochemische Nitrilsynthese wurden zwei Strategien verfolgt. Die Reaktion von in situ-erzeugten Iminen führte lediglich zu geringen Mengen Nitril, wobei die eingesetzte Ni(O)OH-Elektrode in Gegenwart von Ammoniak instabil war. Die elektrochemische Reaktion von Oximen an Graphit und Blei hingegen lieferte in einer Domino-Oxidation-Reduktion-Sequenz Nitrile in Ausbeuten von bis zu 81%. Zudem waren Bleibronzekathoden kompatibel mit bromierten Substraten. Ferner führte die Zugabe eines Protonendonors zur Unterdrückung der kathodischen Reaktion und somit zu Nitril-N-oxiden, welche Bausteine in der Synthese von Antibiotika wie z.B. Dicloxacillin sind.
This thesis comprises the development of ion exchange resins for the adsorption of phenolic components from black liquor as well as the electrochemical synthesis of nitriles from aldehydes. The phenols guaiacol, acetovanillone, vanillin and 4,4’-dihydroxy-3,3’-dimethoxystilbene can be adsorbed from black liquor by ion exchange. In contrast to common commercial resins, an ion exchange resin is necessary which enables differentiation between organic and inorganic ions. For this purpose, ion exchange resins addressing van der Waals and pi interactions were developed. The resins were synthesized by the functionalization of Merrifield resin with N and P nucleophiles, respectively. The functionalized resins were used for the adsorption of the phenolates from black liquor. By using acid, the phenols were set free, and quantification was carried out by gas chromatography with an internal standard. The synthesized resins exhibited a lower adsorption capacity compared to common commercial resins. In regard to the electrochemical nitrile synthesis, two paths were followed. The reaction of an in situ-generated imine led to the corresponding nitrile only in low yield, whereas the applied Ni(O)OH electrode appeared to be instable towards ammonia. In contrast, the electrochemical reaction of oximes at graphite and lead proceeded in a domino oxidation reduction sequence leading to nitriles in yields up to 81%. Additionally, leaded bronze cathodes were compatible with brominated substrates. Finally, proton donating additives enabled suppression of the cathodic reaction leading to nitrile N-oxides which are building blocks in the synthesis of antibiotics such as dicloxacillin.
DDC: 500 Naturwissenschaften
500 Natural sciences and mathematics
Institution: Johannes Gutenberg-Universität Mainz
Department: FB 09 Chemie, Pharmazie u. Geowissensch.
Place: Mainz
ROR: https://ror.org/023b0x485
DOI: http://doi.org/10.25358/openscience-1033
URN: urn:nbn:de:hebis:77-diss-1000007205
Version: Original work
Publication type: Dissertation
License: In Copyright
Information on rights of use: https://rightsstatements.org/vocab/InC/1.0/
Extent: V, 225 Seiten
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