Transformation der Thiocatechol-Klebstoffchemie in die nachhaltige Thioguaiacyl-Chemie unter Nutzung maskierter ortho-Chinone

• Antragsteller: Professor Dr. Hans Gerhard Börner
• Fachliche Zuordnung: Präparative und Physikalische Chemie von Polymeren
• Förderung: Förderung seit 2024
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 539647622

Ziel des vorliegenden Antrages ist die Erweiterung der Syntheseroute von muschel-inspirierten Thiol-Catechol-Klebstoffen zu nachhaltigeren Thiol-Guaiacyl-Klebstoffpolymeren. Dazu wird die Chemie der Thiol-Chinon-Michael-Polyaddition von der Verwendung von Chinonen auf maskierte ortho-Chinone umgestellt. Dies öffnet den Monomerbaukasten für nachhaltige Monomere und erlaubt z.B. den Ersatz von Bisphenol A-basierten Bis-Chinon A durch Vanillin-basierte Bis-Guaiacyle, die zu maskierten ortho-Chinonen aktiviert werden können. TCC-Klebstoffpolymere mit Thiol-Catechol-Verknüpfungen (TCC: thiol catechol connectivities) in jeder Wiederholungseinheit sind als potente Klebstoffe beschrieben. Zur Herstellung wurde die IBX-Oxidation von Bisphenolen zu Bis-Chinonen etabliert und die so zugänglichen Reaktivmonomere wurden mit Dithiolen zu TCC-Klebstoffpolymeren umgesetzt. Diese Chemie soll im Rahmen des Antrages auf nachhaltige Biophenole umgestellt werden. Hierzu sollen Bis/Tris-Guaiacyl-Monomere basierend auf der gut verfügbaren und nachhaltigen Vanillinsäure aufgebaut werden. Als Alternative zur limitierten und zum Teil mit Explosionsrisiken behafteten IBX-Chemie, sollen die Guaiacyl-Prämonomere direkt zu maskierten ortho-Chinonen aktiviert, und in Lösung bzw. in Bulk über die Thiol-maskierte-ortho-Chinon-Michael-Polyadditionsroute mit Di-/Tri-Thiolen zu TGC-Klebstoffpolymeren mit Thiol-Guaiacyl-Verknüpfungen (TGC: thiol guaiacyl connectivities) polymerisiert werden. Die Aktivierung und Polymerisation wird an Modellmonomeren untersucht. Anschließend soll eine Monomerbibliothek aus di/tri/hexa-funktionalen Vanillinsäureestern, aber auch Hydrovanilloin, 1,1'-spirobi(indan)-Derivate und Vanillyldiguaiacyle aufgebaut, die Aktivierung untersucht und mit Multithiolen polymerisiert werden. Die so erhaltenen TGC-Polymere sollen charakterisiert und Struktur-Eigenschaftsbeziehungen bestimmt werden. Die Beschichtungs- und Klebstoffeigenschaften werden dabei genauer analysiert, wobei die Eigenschaften der TGC-Polymere mit denen strukturell ähnlicher TCC-Polymere verglichen werden sollen. Da Guaiacylstrukturen im Vergleich zu Catecholstrukturen weniger zu unerwünschten Nebenreaktionen neigen, könnte die Stabilität der Reaktivmonomere und der resultierenden TGC-Polymere von Vorteil sein. Damit wird im Rahmen des Vorhabens eine neue Aktivierungschemie etabliert und die Palette der verwendbaren Monomere für muschel-inspirierte Klebstoffe, um gut verfügbare Substanzen aus dem nachwachsenden Rohstoffstrang erweitert.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen