Mathematisch-Naturwissenschaftliche Fakultät

Institut für Chemie

Fachgebiet: Katalyse mit erneuerbaren Rohstoffen

Betreuer: Prof. Dr. Johannes G. de Vries



M. Sc. Andrea Dell'Acqua
(e-mail: andrea.dellacqua@catalysis.de / and.dellacqua@gmail.com )

Value-added products from bio-based platform chemicals

Diese Dissertation befasst sich mit der Verwendung von aus Plattformchemikalien gewonnenen Stoffen als neuartige, biobasierte Zwischenprodukte für die Synthese von Verbindungen mit hohem Mehrwert. Alpha-Angelica-Lacton kann durch reaktive Destillation von Lävulinsäure in Gegenwart von sauren Katalysatoren effizient hergestellt werden. Es wurden zwei Ansätze verfolgt: Seine Isomerisierung zum entsprechenden alpha,beta-ungesättigten Lacton, gefolgt von einer Diels-Alder-Reaktion, und einer ringöffnenden Metathesepolymerisation führten zu polynorbornenartigen Materialien. Darüber hinaus wurde die Ozonolyse von alpha-angelica-Lacton als effiziente Methode zur Herstellung völlig biobasierter Malonsäure, Malonate und 3-Oxopropionate durchgeführt. Glykolaldehyd, das in hoher Ausbeute aus lignozellulosehaltiger Biomasse gewonnen werden kann, wurde zum ersten Mal als C1-Baustein für die Synthese von N-Formamiden aus Aminen eingesetzt. Die Reaktion ist hochselektiv für sekundäre Amine und es wurde nachgewiesen, dass sie durch radikalische Oxidation mit Luft als Oxidationsmittel verläuft. Methylvinylglykolat ist ein Nebenprodukt bei der Herstellung von Laktat aus Zuckern. Aus ihm wurden durch Hydroformylierung und Methoxycarbonylierung neue bifunktionelle Monomere hergestellt. Ihre Anwendbarkeit bei der Synthese neuer Polymere wurde durch die Herstellung von Polyestern mit verschiedenen Diolen gezeigt.

This thesis describes the use of platform-derived chemicals as novel, bio-based intermediates to the synthesis of added value compounds. Alpha-angelica lactone can be efficiently prepared by reactive distillation of levulinic acid in the presence of acidic catalysts. Two approaches were investigated: its isomerization to the corresponding alpha, beta-unsaturated lactone, followed by Diels-Alder reaction and ring-opening metathesis polymerisation afforded poly-norbornene-like materials. Additionally, ozonolysis of alpha-angelica lactone was performed as efficient way to produce fully bio-based malonic acid, malonates and 3-oxopropionates. Glycolaldehyde, that can be obtained in high yields from lignocellulosic biomass, was employed for the first time as C1 building block for the synthesis of N-formamides from amines. The reaction is highly selective for secondary amines and was shown to proceed via radical oxidation using air as oxidant. Methyl vinyl glycolate is a side stream product of the production of lactate from sugars. New bifunctional monomers were prepared from it employing hydroformylation and methoxy carbonylation. Their applicability in the synthesis of new polymers was shown by preparing polyesters with different diols.