Mathematisch-Naturwissenschaftliche Fakultät

Institut für Chemie

Fachgebiet: Catalysis with renewables & platform chemicals

Betreuer: Prof. Dr. Johannes G. de Vries



M.Sc. Brian Spiegelberg
(e-mail: brian.spiegelberg@catalysis.de )

Bio-based alcohols and vinyl ethers for the synthesis of sustainable adhesives

The goal of this thesis was the development of new and efficient methods for the synthesis, starting from renewable materials, of di(hydroxymethyl)tetrahydrofuran (DHMTHF) and various (bis)vinyl ethers and the use of the latter for the preparation of polymers. A catalytic hydrogen-borrowing-type reaction was used for the isomerization of cis-DHMTHF to its trans isomer leading to a mixture of the two diastereomers in almost an equimolar ratio in high isolated yields. The influence of the two isomers on the properties of the derived polyester polyols and polyurethanes was thoroughly investigated. Further, an iridium-based catalytic system for the homogenous transfer vinylation of a wide variety of alcohols, polyols and phenols, including diols with OH-groups of different reactivity was described. The synthesized bis-vinyl ethers were reacted for the first time with dicarboxylic acids in a highly atom efficient process yielding the so-called poly(hemiacetal)esters. The latter were further chemically modified and they were also shown to bear the potential of allowing debonding on demand under mild conditions of adhesively bonded joints.

Das Ziel dieser Arbeit war ausgehend von nachwachsenden Rohstoffen die Entwicklung neuer und effizienter Methoden zur Synthese von Di(hydroxymethyl)tetrahydrofuran (DHMTHF) und verschiedenen (Bis)vinylethern und deren Nutzung zur Herstellung von Polymeren. Im besonderen Fokus stand die Isomerisierung von cis-DHMTHF zum entsprechenden trans-Isomer mithilfe eines katalytischen Wasserstoff-Autotransfer-Systems, welches ein Gemisch bestehend aus nahezu äquimolaren Mengen beider Diastereomere in hohen isolierten Ausbeuten ermöglichte. Folglich wurde der Einfluss der beiden Isomere auf die Eigenschaften der abgeleiteten Polyesterpolyole und Polyurethane eingehend untersucht. Weiterhin wurde ein katalytisches System basierend auf Iridium für die homogene Transfervinylierung von einer Vielzahl von Alkoholen, Polyolen und Phenolen, einschließlich Diolen mit OH-Gruppen unterschiedlicher Reaktivität, entwickelt. Die im Rahmen dieser Arbeit synthetisierten neuen Bisvinylether wurden anschließend mit Dicarbonsäuren in einem atomeffizienten Prozess zu sogenannten Poly(hemiacetal)estern umgesetzt. Letztere erlaubten weitere chemische Modifikationen und darüber hinaus bergen sie das Potenzial als möglicher Bestandteil von Klebstoffen bei Bedarf unter milden Bedingungen die Klebekraft zu entziehen.