Cyclodextrine als molekulare Reaktionsgefäße

Abstract

Zusammenfassung:In der vorliegenden Arbeit konnte gezeigt werden, dass durch die Anwendung von Cyclodextrinen in der Polymerchemie ein neuer Weg gefunden wurde, Homo- und Copolymerisationen von hydrophoben, fluorophilen sowie ionischen Monomeren in wässrigem Medium durchzuführen, die bislang nur durch den Einsatz von Emulgatoren oder in organischen Lösemittelgemischen möglich waren. Standardmonomere wie z.B. Styrol konnten erfolgreich aus wässriger Phase in Gegenwart von Cyclodextrin polymerisiert werden; unter Anwendung des Zulauf-Verfahrens wurden stabile Latices mit monodisperser Teilchengrössenverteilung erhalten. Durch Verwendung von Cyclodextrinen als Löslichkeitsvermittler konnten fluorierte Methacrylate in wässriger Lösung in fast quantitativer Ausbeute homo- bzw. mit Styrol copolymerisiert werden, während bei Abwesenheit von Cyclodextrin keine bzw. nur geringe Umsätze erzielt wurden. Weiterhin ließen sich auch sehr unterschiedliche Monomerpaare wie 1H,1H,2H,2H-Perfluordecylacrylat mit Stearylmethacrylat in wässriger Phase unter Verwendung von Cyclodextrin copolymerisieren. Ein ebenfalls gegensätzliches Monomerenpaar, das sich als Cyclodextrin-Komplex in hohen Ausbeuten und zu hohen Molekulargewichten copolymerisieren ließ, war Natrium-4-(acrylamido)-phenyldiazosulfonat und Styrol, dessen Copolymerisation bislang nur in org. Lösemittelgemischen möglich war. In der Synthese leitfähiger Polymere konnte ein neuer, umweltfreundlicher Weg zur Herstellung von Polyheterocyclen durch oxidative Polymerisation der komplexierten Monomere in Wasser, wie z.B. 3,4-Ethylendioxythiophen oder Pyrrol, die ihre Anwendung zur Herstellung leitfähiger Polymere finden, erarbeitet werden.Zur Variation der Polymereigenschaften wurde auch erstmalig die neue Substanzklasse von 2H-Benzo[5,6][1,4]dioxino[2,3-c]pyrrol-Derivaten synthetisiert.

Abstract:With the application of cyclodextrins in polymer synthesis, a new way for the environmental friendly production of polymers was found. Homo- and co- polymerization of hydrophobic, fluorophilic and ionic monomers in aqueous medium, which had so far been only possible by using surfactants and/or organic solvent mixtures, could be realized in aqueous phase using cyclodextrins. Commercial monomers like e.g. styrene were successfully polymerized from aqueous phase in presence of cyclodextrin; using semi-continuous conditions stable lattices with narrow particle size distribution were obtained. Using cyclodextrins as solubilizer, fluorinated methacrylates were homo- and co- polymerized with styrene in aqueous medium, whereas in the absence of cyclodextrin no or little conversion was obtained. Furthermore, adversative monomer pairs like 1H,1H,2H,2H-perfluordecylacrylate and stearyl methacrylate were copolymerized successfully in aqueous phase using cyclodextrins. The copolymerization of Sodium-4-(acrylamido)-phenyldiazosulfonate with styrene, which was possible before only in organic solvent mixtures, was successfully performed in the presence of cyclodextrin in water, resulting in high conversions and high molecular weights. In the field of conducting polymers, a new way for the environmental friendly synthesis of poly(heterocycles) by oxidative polymerization of cyclodextrin-complexed monomers in water like 3,4-ethylenedioxythiophene or pyrrole was established. For the variation of the polymer properties, a new substance class of 2H-benzo[5,6][1,4]dioxino[2,3-c]pyrrole- derivatives was synthesized.