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

Im Rahmen des Forschungsvorhabens werden zwei Ziele verfolgt. Der erste Teil des Projekts konzentriert sich auf die Synthese neuer Bis(acyl)phosphanoxide (BAPOs) RPO(COR`)2, welche von einer systematischen Modifizierung des phosphorgebundenen Rests R begleitet wird. Letzterer soll quantenchemischen Rechnungen entsprechend einen deutlichen Einfluss auf die photochemischen Eigenschaften der Acylphosphane haben. Anschließend werden die synthetisierten Verbindungen auf ihre Anwendung in neuartigen Oberflächenfunktionalisierungen von den weitverbreiteten Materialien Holz, Leder und Metall (Titan) untersucht. Durch Immobilisierung von photoaktiven Phosphorverbindungen auf der jeweiligen Oberfläche soll in Anwesenheit von Acrylat-Monomeren eine Polymerisationsreaktion mit sichtbarem Licht ausgelöst werden. Derartige Hybridmaterialien, wie natürliche Substrate mit einer organischen Polymerschicht, zeichnen sich durch deutlich verbesserte Eigenschaften aus und motivieren die Erforschung weiterer effizienter Photoinitiatoren im zweiten, wissenschaftlich besonders innovativen Teil des Vorhabens.Dieser konzentriert sich auf die Synthese von neuen, LED-aktivierbaren und wasserlöslichen Titan- und Siliziumverbindungen. Im Fall von Titan wird der Schwerpunkt auf Acyltitanate des Typs Ti(acac)2(COR)2 (acac = Acetylacetonat) gelegt, welche über eine im Vergleich zu BAPOs einfacher spaltbare Ti-C-Bindung (vs. P-C-Bindung) verfügen und daher bereits durch energieärmeres Licht aktiviert werden sollten. Derartige Bis(acyl)titanate sind in der Literatur bislang nicht zu finden, doch eine vielversprechende Grundlage für deren Synthese und Erforschung liegt bereits seit über 40 Jahren vor. Zusätzlich zu den Titanverbindungen werden einige siliziumbasierte Photoinitiatoren für deren potenzielle Anwendung in lichthärtenden Materialien synthetisiert und charakterisiert. Der Austausch von Mesityl-Gruppen in einem photoaktiven Tetra(acyl)silan durch Aryl-Reste mit elektronenziehenden Substituenten soll hierbei zu einer effizienteren Absorption des emittierten LED-Lichts führen. Für die gezielte Immobilisierung des Acylsilans an eine Oberfläche werden bisher unbekannte Verbindungen mit der allgemeinen Formel RSi(COR`)3 synthetisiert und untersucht. Die Kombination der beiden Denkansätze, der Einbau von elektronenziehenden Substituenten sowie die Einführung einer für Oberflächenfixierung geeigneten Gruppe R (in RSi(COR`)3), soll einerseits einen wertvollen Beitrag zur Grundlagenforschung leisten und andererseits zu einer vollkommen neuen Art effizienter Photoinitiatoren für die Oberflächenveredelung führen.

• DFG-Verfahren: WBP Stipendium
• Internationaler Bezug: Schweiz
• Gastgeber: Professor Dr. Hansjörg Grützmacher