Dokument: Anwendung der Mikrowelle in der Polymerchemie: Synthese von Monomeren und Additiven
| Titel: | Anwendung der Mikrowelle in der Polymerchemie: Synthese von Monomeren und Additiven | |||||||
| Weiterer Titel: | Application of microwave in polymer chemistry: Synthesis of monomers and additives | |||||||
| URL für Lesezeichen: | https://docserv.uni-duesseldorf.de/servlets/DocumentServlet?id=5247 | |||||||
| URN (NBN): | urn:nbn:de:hbz:061-20070725-134315-2 | |||||||
| Kollektion: | Dissertationen | |||||||
| Sprache: | Deutsch | |||||||
| Dokumententyp: | Wissenschaftliche Abschlussarbeiten » Dissertation | |||||||
| Medientyp: | Text | |||||||
| Autor: | Dipl. Chem. Schmitz, Sarah [Autor] | |||||||
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| Stichwörter: | Mikrowelle, Polymerchemie, Monomere, Additive | |||||||
| Dewey Dezimal-Klassifikation: | 500 Naturwissenschaften und Mathematik » 540 Chemie | |||||||
| Beschreibungen: | Der Schwerpunkt dieser Doktorarbeit lag in der mikrowellenunterstützten Synthese wirtschaftlich und wissenschaftlich interessanter Monomere, sowie optischer Aufheller und Wirkstoffe.
Die Umsetzung der Aminoendgruppe von „Jeffaminen“ (aminoterminierte Polyethylenoxid-/Polypropylenoxid-Blockpolymere) mit (Meth)acrylsäure in der Mikrowelle, führte innerhalb kürzester Reaktionszeiten ohne Zusatz von Lösungsmitteln oder Katalysatoren zu sehr guten bis quantitativen Umsätzen. Die so entstandenen Makromonomere sollen Anwendung in der tertiären Erdölförderung finden. Durch eine mikrowellenunterstützte Reaktionsführung bei der Umsetzung von Aminophenolen mit den konjugierten Disäuren Fumarsäure und Naphthalindicarbonsäure zu Benzoxazolderivaten wurden innerhalb kurzer Reaktionszeiten ansonsten nur schwer zugängliche Heterocyclen synthetisiert, die als optische Aufheller praktische Anwendung finden. Durch Variation der Reaktionsbedingungen und Einsatz bestimmter Katalysatorsysteme wurden die Reaktionen optimiert. Kinetische Studien mittels HPLC-Messungen ergaben, dass die Umsetzung von o-Aminophenol mit 1,4-Naphthalindicarbonsäure nach 120 min quantitativ erfolgte. Weitere Untersuchungen zeigten, dass die Qualität der erhaltenen optischen Aufheller der Qualität der mittels nasschemischem Verfahren hergestellten Aufheller entsprach. Die Reaktionszeit konnte jedoch durch Einsatz von Mikrowellen drastisch verringert werden. Erstmals wurde die Synthese basischer (Meth)acrylamide und die Umsetzung von Aminophenolderivaten bzw. Diaminen mit vinylischen Säuren zu Benzoxazol/-imidazol-derivaten in der Mikrowelle untersucht. Die Synthese der Monomere konnte, abgesehen von Benzoxazolen und -imidazolen, ohne Zusatz von Lösungsmittel und Katalysatoren, d. h. allein durch Mischung und anschließende Bestrahlung der Edukte in der Mikrowelle innerhalb kürzester Reaktionszeiten von 1 bis maximal 10 min mit sehr guten Umsätzen ausgeführt werden. Ebenfalls erfolgreich verlief die mikrowellenunterstützte Synthese von Wirkstoffen wie N,N-Diethyl-3-methyl-benzamid oder N,N-Diethylnicotinsäureamid. Die Entstehung des unerwünschten Monoethylamids konnte nicht vermieden werden, jedoch wurde die Reaktionszeit im Vergleich zur herkömmlichen Darstellungsweise durch den Einsatz von Mikrowellen erheblich verkürzt. Im letzten Teil der Arbeit erfolgten einige generelle Untersuchungen zu Reaktionsverlauf und Reaktivität in der Mikrowelle. Dazu wurde die reversible Michaeladdition kinetisch verfolgt, der Einfluss von Wasser im Reaktionsgemisch sowie der Kettenlänge der Edukte auf den Umsatz untersucht und die Reaktivität von Alkohol und Amin in der Mikrowelle verglichen.The focus of this dissertation was the microwave accelerated synthesis of economically and scientifically interesting monomers, optical brighteners and active pharmaceutical ingredients. The reaction of the amino end group of „jeffamines“ (amino terminated polyethylenoxide-/polypropyleneoxide-blockcopolymers) with (meth)acrylic acid using microwave irradiation led to excellent up to quantitative conversion without addition of solvents or catalysts in very short reaction times. The resulting macromonomers should find application in the field of tertiary oil production. The microwave assisted reaction of aminophenol with the diacids fumaric acid and naphthalic acid to the corresponding benzoxazole derivatives took place in a short reaction time. The obtained heterocycles find practical application as optical brighteners and are difficult to synthesize in a wet-chemical method. The reaction was optimised by variation of the reaction parameters and the application of special catalyst systems. Kinetic studies using HPLC showed that the conversion of o-aminophenol with 1,4-naphthalene carbonic acid proceeded quantitative after 120 min. Further investigation showed that the quality of the obtained brighteners accorded with the quality of wet-chemically synthesised ones. Reaction time could be shortened drastically using microwave irradiation. For the first time the synthesis of alkaline (meth)acrylamides and the conversion of aminophenol derivatives and diamines with vinylic acids to benzoxazole/-imidazole derivatives was investigated under microwave irradiation. Except in case of benzoxazoles and -imidazoles the synthesis could be realised without addition of solvents and catalysts just by mixing and irradiation of the educts in the microwave during short reaction times of 1 min up to 10 min with excellent conversion. Microwave assisted syntheses of pharmaceutical ingredients such as N,N-diethyl-3-methylbenzamide or N,N-diethylnicotinamide also proceeded successful although the formation of the undesired side product, the monoethylamide, could not be avoided. The reaction time could be considerably shortened compared to the common mode of preparation. In the last part of the work some general investigations concerning reaction pathway and reactivity in the microwave were made. Therefore kinetic studies of the reversible Michael addition were performed, the influence of water in the reaction mixture and of the chain length of the educts on the conversion was investigated and the reactivity of alcohol and amine in the microwave was compared. | |||||||
| Rechtliche Vermerke: | aus patentrechtlichen Gründen zurückgestellt bis 01.02.2008 | |||||||
| Lizenz: |  Urheberrechtsschutz | |||||||
| Fachbereich / Einrichtung: | Mathematisch- Naturwissenschaftliche Fakultät » WE Chemie » Organische Chemie und Makromolekulare Chemie | |||||||
| Dokument erstellt am: | 25.07.2007 | |||||||
| Dateien geändert am: | 25.07.2007 | |||||||
| Promotionsantrag am: | 02.05.2007 | |||||||
| Datum der Promotion: | 09.07.2007 |
