Synthese und Untersuchung neuer, mit LED-Licht aktivierbarer Photoinitiatoren zur Oberflächenveredelung

• Antragstellerin: Dr. Anna Widera
• Fachliche Zuordnung: Anorganische Molekülchemie - Synthese, Charakterisierung
• Förderung: Förderung von 2021 bis 2023
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 458684978

• Erstellungsjahr: 2023

Zusammenfassung der Projektergebnisse

Das Projekt beschäftigte sich mit der Synthese und Eigenschaften von neuen, phosphorbasierten und LED-aktivierbaren Photoinitiatoren. Dabei wurde die Verbindungsklasse der Bis(acyl)phosphanoxide (BAPOs) untersucht. BAPOs sind industriell wichtige Verbindungen, welche nach Bestrahlung mit kostengünstigem, sichtbarem LED-Licht in definierte Radikale zerfallen. Passiert der Zerfall in Anwesenheit von organischen Molekülen mit aktivierten Doppelbindungen, Monomeren wie z.B. Acrylaten, so kommt es zu einer radikalischen Polymerisation des organischen Substrats. Auf diese Weise können organische Polymere mit verschiedenartigen Eigenschaften, die von der chemischen Struktur des BAPOs und des Monomers abhängen, erhalten werden. Trotz ihrer industriellen Relevanz sind die Synthesemethoden für BAPOs und ihre Vorstufen zum einen langwierig und zum anderen nur für eine enge Auswahl an BAPOs optimiert. Das Ziel dieser Arbeit bestand unter anderem darin, eine einfache, universelle BAPO-Synthese zu entwickeln und mit ihrer Hilfe erhaltenen Verbindungen in der Polymerisation von industriellen Monomeren und biologischen Substraten zu testen. Ein weiterer Aspekt des Projekts war die Untersuchung eines ebenso industriell wichtigen phosphorhaltigen Moleküls, PH3. Phosphan, PH3, ist das schwere Homologe von Ammoniak, NH3, und wird heutzutage in der Halbleiterindustrie, zur Schädlingsbekämpfung und in der Synthese diverser organischer Verbindungen verwendet. Seine Eigenschaften unterscheiden sich stark von denen des Ammoniaks. Während NH3 ein bei Raumtemperatur und an Luft stabiles und nicht brennbares Gas ist, brennt PH3 sofort an Luft. Unter inerten Bedingungen zerfällt das hochtoxische PH3 zu ebenso toxischem Diphosphan, P2H4, und Wasserstoff. Letzteres ist der Grund, warum industriell verwendetes PH3 mit P2H4 und H2 kontaminiert ist. Im Rahmen dieser Arbeit wurde eine einfache Lösung für die Speicherung und Aufreinigung von PH3 gefunden. Es konnte gezeigt werden, dass das metallorganische Gerüst von Mg-Formiat hierfür sehr gut geeignet ist und sogar die Handhabung und Lagerung von P2H4 an Luft ermöglicht.

Projektbezogene Publikationen (Auswahl)

• Organocatalyzed Phospha‐Michael Addition: A Highly Efficient Synthesis of Customized Bis(acyl)phosphane Oxide Photoinitiators. Chemistry – A European Journal, 29(1).
  Conti, Riccardo; Widera, Anna; Müller, Georgina; Fekete, Csilla; Thöny, Debora; Eiler, Frederik; Benkő, Zoltán & Grützmacher, Hansjörg
  
• ACTIVE‐BAPO – A Versatile Transfer Agent for Photoactive Bis(acyl)phosphane Oxide Units. Chemistry – A European Journal, 29(26).
  Widera, Anna; Conti, Riccardo; Cosola, Andrea; Fäh, Ashling; Thöny, Debora; Sangermano, Marco; Levalois‐Grützmacher, Joëlle & Grützmacher, Hansjörg
  
• Bis(acyl)phosphide ‐ Ambidentate Ligands for the Synthesis of Group 14 and 15 Main Group Element Compounds. ChemPlusChem, 88(3).
  Widera, Anna; Conti, Riccardo; Schrader, Erik; Aebli, Marcel; Wörle, Michael & Grützmacher, Hansjörg
  
• Solid‐State Investigation, Storage, and Separation of Pyrophoric PH3 and P2H4 with α‐Mg Formate. Angewandte Chemie International Edition, 62(13).
  Widera, Anna; Thöny, Debora; Aebli, Marcel; Oppenheim, Julius Jacob; Andrews, Justin L.; Eiler, Frederik; Wörle, Michael; Schönberg, Hartmut; Weferling, Norbert; Dincǎ, Mircea & Grützmacher, Hansjörg