Chemische Modifizierung über aktivierte Benzosäureamide : Funktionalizierung und Charaktersierung von Holzoberflächen

Kaldun, Christian

Im Rahmen der vorliegenden Arbeit wurden mit unterschiedlich substituierten Benzoe-säureamiden Modifizierungen an Holzproben durchgeführt. Ziel dabei war es, zum einen die Eigenschaften des Materials zu verändern. Im Konkreten wurde eine Erhöhung der Hydrophobizität angestrebt. Zum anderen sollten durch die Erstmodifizierung neue Reaktionszentren, hier speziell die Kohlenstoff-Kohlenstoff-Doppelbindung und die Cyano-gruppe, eingeführt werden. Mit darauf folgenden Sekundärmodifizierungen sollte dann die Möglichkeit überprüft werden, weiterführende Reaktionen durchzuführen und damit Derivati-sierungen an der Holzoberfläche vorzunehmen. Die für die Erstanbindungen ausgewählten silylsubstituierten Modifizierungsreagenzien wurden in einer dreistufigen Synthese dargestellt. Um einen eventuellen Einfluss des Siliziumatoms auf das Verhalten der Reagenzien und die Eigenschaften des Holzes zu ermitteln, wurden zu drei ausgewählten Produkten analoge Kohlenstoffverbindungen dargestellt. Insgesamt verliefen die Synthesen mit akzeptablen bis sehr guten Ausbeuten. Die Modifizierungen erfolgten nach einem in der Literatur bekannten Protokoll. Dabei wurden die Reaktionsparameter Temperatur und Zeit variiert. Die Bestätigung der erfolgreichen Anbindung der Reagenzien erfolgte dabei primär über die Gewichtsänderung der Holzproben (WPG, QCO) und die Änderung der infrarotspektroskopischen Schwingungsbandenlagen (ATR-IR). Kontaktwinkelmessungen sowie röntgenspektroskopische Aufnahmen (XPS, REM-EDX) unterstützten die Ergebnisse. An ausgewählten Proben wurden darüber hinaus basidiomycetische Tests vorgenommen, deren Resultate auf eine biologische Wirksamkeit schließen lassen. In Ergänzung zur Anwendung des Modifizierungsprotokolls wurde dessen Optimierung durch einen Austausch von N,N-Dimethylformamid durch andere Lösungsmittel überprüft. In einer weiteren Untersuchung kamen Reaktionen der Click-Chemie, die Diels-Alder-Reaktion, die 1,3-dipolare Cycloaddition und die Thiol-En-Reaktion, zum Einsatz, um die bei den Erstanbindungen eingeführten Doppel- und Dreifachbindungen über eine Zweitmodifi-zierung umzusetzen. Vorbereitende Testreaktionen lieferten gute Ausbeuten und auch der erfolgreiche Verlauf der Anbindungen konnte über Gewichtsbestimmung und Infrarot-spektroskopie bestätigt werden. In allen Fällen wurden die neu eingeführten Heteroatome und funktionellen Gruppen anhand spektroskopischer Messmethoden (XPS, REM-EDX) nachgewiesen.

In the course of the present work wood modifications using differently substituted benzoates were carried out. On the one hand aiming at a direct alteration of woods properties, especially an increase of the hydrophobisation was intended. On the other hand new reaction centers, specifically the carbon-carbon-double bond and the cyano function, should be inserted. Following that step it was the goal to investigate the possibility to conduct further reactions using secondary modifications, thus providing subsequent derivatization of hydroxyl groups on the wooden surface. The silyl substituted modification reagents chosen for the primary modifications were designed using a three step synthesis. To investigate a possible influence of the silicon atom for three selected compounds additional carbon analogues were synthesized. In total all reaction steps were realized with acceptable to very good yields. The modification reactions followed a protocol established in literature including changes of the reaction parameters temperature and time. Confirmation of the successful esterification with woods hydroxyl groups was received by monitoring the change in sample weight (WPG, QCO) and the shift of infrared spectroscopic signals (ATR-IR). The results were supported by contact angle and X-ray measurements. Furthermore, basidiomycetic studies were conducted on selected samples, indicating biologic activity of the modification reagents. Additional to applying the modification protocol an optimation by change of the solvent was investigated. Reactions from the field of Click chemistry, Diels-Alder reaction, 1,3-dipolar cycloaddition and thiol-ene reaction, were employed for subsequent secondary modification to convert double and triple bonds established during primary modification. Initial test reactions yielded good results. The success of secondary modifications was confirmed by sample mass gain and infrared spectroscopy. In all cases X-ray analysis offered proof for the newly inducted hetero atoms.

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Kaldun, Christian: Chemische Modifizierung über aktivierte Benzosäureamide : Funktionalizierung und Charaktersierung von Holzoberflächen. 2016.

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