@phdthesis{Drisch2019,
  author    = {Drisch, Michael},
  title     = {Beitr{\"a}ge zur Chemie schwach koordinierender Cyanoborat- und Fluorophosphat-Anionen},
  doi       = {10.25972/OPUS-14680},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-146802},
  school      = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg},
  year      = {2019},
  abstract  = {Zusammenfassung Synthetisch einfach zug{\"a}ngliche, thermisch und chemisch robuste schwach oder mittelstark wechselwirkende Anionen sind wichtige Bausteine f{\"u}r neue Materialien wie zum Beispiel ionische Fl{\"u}ssigkeiten und Li-Leitsalze. Im Rahmen der vorliegenden Arbeit wurden zum einen neue schwach koordinierende Borat- und Pentafluorophosphat-Anionen entwickelt und zum anderen effiziente Synthesen zu bereits bekannten Cyanoborat-Anionen ausgearbeitet. Aufgrund ihrer interessanten Eigenschaften wie niedriger Viskosit{\"a}t und elektrochemischer Stabilit{\"a}t wird der Einsatz von ionischen Fl{\"u}ssigkeiten mit dem [BH(CN)3]--Anion seit l{\"a}ngerer Zeit intensiv untersucht. Ausgehend von Na[BH4] wurde eine {\"a}ußerst effiziente Synthese zu K[BH(CN)3], die auch f{\"u}r den molaren Maßstab geeignet ist, entwickelt. Die Synthese verl{\"a}uft {\"u}ber Tricarboxylatohydridoborate als Zwischenstufen, welche sich bei vergleichsweise niedrigen Temperaturen von 60 °C weiter mit TMSCN und TMSCl (Kat.) zum [BH(CN)3]--Anion cyanieren lassen. Durch schrittweise Cyanierung mit TMSCN, ohne den Einsatz eines Lewis-S{\"a}ure-Katalysators wie TMSCl, wurden die Carboxylatocyanoborate M[BH(CN)(OC(O)Et)2] (M+ = Na+, [Ph4P]+) und M[BH(CN)2(OC(O)Et)] (M+ = Na+, [EMIm]+) synthetisiert und zum Teil strukturell charakterisiert. [EMIm][BH(CN)2(OC(O)Et)] ist eine bei Raumtemperatur fl{\"u}ssige ionische Fl{\"u}ssigkeit mit einem Schmelzpunkt von -78 °C. Die dynamische Viskosit{\"a}t ist mit 44.81 mPa∙s bei 20 °C etwa vier Mal so hoch wie die von [EMIm][BH(CN)3] mit 12.36 mPa∙s. Ausgehend von den nun in sehr guten Ausbeuten und in hohen Reinheiten zug{\"a}nglichen Cyanohydridoboraten wurden verschiedene Fluorierungsmethoden untersucht, um daraus Cyanofluoroborate zu synthetisieren. So wurde K[BF(CN)3] ausgehend von K[BH(CN)3] {\"u}ber direkte Fluorierung mit F2 in aHF oder F-TEDA, XeF2 sowie (Et2N)SF3 in Acetonitril synthetisiert. K[BH(CN)3] reagiert in aHF in Gegenwart von Fluor jedoch nicht selektiv zu K[BF(CN)3]. Es kommt zur teilweisen Addition eines HF-Molek{\"u}ls an eine Cyanogruppe, welche nach w{\"a}ssriger Aufarbeitung K[BF(CN)2(C(O)NH2)] liefert. Die S{\"a}ureamid-Gruppe l{\"a}sst sich aber anschließend mit COCl2 leicht entw{\"a}ssern, sodass K[BF(CN)3] selektiv erhalten wird. Ebenfalls ist eine indirekte Fluorierung durch vorheriges Umsetzen eines entsprechenden [BH(CN)3]- Borats mit Cl2 oder Br2 und nachfolgender Fluorierung mit Et3N∙3HF m{\"o}glich. Die gezeigten Fluorierungen wurden ebenfalls auf weitere Hydridoborate {\"u}bertragen. Na[BH(CN)2(OC(O)Et)] wurde unter Erhalt der Propoxylato-Gruppe in einer Eintopfsynthese mit Br2 und Et3N∙3HF zu Na[BF(CN)2(OC(O)Et)] fluoriert. K[BF(CN)3] konnte ausgehend von K[BH(CN)3] ebenfalls mit Hilfe der elektrochemischen Fluorierung (ECF, Simons-Prozess) im Gramm-Maßstab hergestellt werden. Dabei gelang die erste Fluorierung einer B-H-Spezies mit dem Simons-Prozess {\"u}berhaupt. Bei der ECF von K[BF(CN)3] wurden bei fortschreitender Reaktionsdauer NMR-spektroskopisch verschiedene CF3-Borate beobachtet. W{\"a}hrend der ECF kommt es also teilweise zu einer C≡N-Bindungsspaltung. Die Fluorierung von CN-Gruppen mit ClF zu CF3-Gruppen wurde ebenfalls auf eine Reihe weiterer Borate angewendet. So wurden K[(C2F5)B(CF3)3] und K[(C2F5)BF(CF3)2] ausgehend von K[(C2F5)B(CN)3] und K[(C2F5)BF(CN)2] synthetisiert und mit einigen Zwischenstufen NMR-spektroskopisch charakterisiert. Neben Boraten sind besonders Salze von schwach koordinierende Phosphat-Anionen wie Li[PF6] f{\"u}r elektrochemische Anwendungen von Interesse. Auf Basis von verschiedenen aminverbr{\"u}ckten Phosphons{\"a}uren wurden neuartige Salze mit mehrfach negativ geladenen Oligo-Phosphat-Anionen synthetisiert. {((HO)2(O)PCH2)2NCH2}2 und ((HO)2(O)PCH2)3N reagieren mit wasserfreiem Fluorwasserstoff zu den entsprechenden Oligo-Pentafluorophosphat-Anionen [{(F5PCH2)2NHCH2}2]2- und [(F5PCH2)2NH]2-. Die verbr{\"u}ckenden Stickstoffatome werden dabei protoniert, was zu zweifach negativ geladenen Phosphat-Anionen f{\"u}hrt. Unterschiedliche Salze mit organischen und anorganischen Kationen wurde so isoliert. Weitere Salze, wie das [Ph3C]-, [EMIm]- oder das Li-Salz, wurden durch Metathesereaktionen erhalten. Das Stickstoffatom in -Position zum Phosphoratom scheint essenziel f{\"u}r die Fluorierung der Phosphons{\"a}ure-Gruppe mit aHF zu einer PF5-Gruppe zu sein. Dies wurde durch die Umsetzung anderer funktionalisierter Phosphons{\"a}uren wie z.B. (HO)2(O)PMe best{\"a}tigt, da es dabei nur zu einer Teilfluorierung zum F2(O)PMe kam. Die Kalium-Salze K2[{(F5PCH2)2NHCH2}2] und K2[(F5PCH2)3NH] lassen sich mit KH in DMF deprotonieren und so Salze mit den dreifach bzw. vierfach negativ geladenen Anionen [{(F5PCH2)2NCH2}2]4- und [(F5PCH2)3N]3- erhalten. K4[{(F5PCH2)2NCH2}2] und K3[(F5PCH2)2N] sind hydrolyseempfindlich und werden leicht protoniert. Die deprotonierten Anionen k{\"o}nnen jedoch mit Methyliodid oder Allyliodid weiter umgesetzt und so funktionalisiert werden. Das methylierte bzw. allylierte Stickstoffatom sorgt f{\"u}r eine deutliche Stabilisierung der Anionen. So steigt zum Beispiel die Zersetzungstemperatur von K2[{(F5PCH2)2N(CH3)CH2}2] im Vergleich zu K2[{(F5PCH2)2NHCH2}2] um {\"u}ber 100 °C auf 300 °C. Des Weiteren steigt auch die Stabilit{\"a}t gegen{\"u}ber Hydrolyse bei Salzen mit den methylierten Phosphat-Anionen deutlich an. K2[{(F5PCH2)2NHCH2}2] wird nach einigen Minuten in H2O langsam hydrolisiert. Dagegen ist K2[{(F5PCH2)2N(CH3)CH2}2] mehrere Tage sowohl wasser- als auch basenstabil. Das durch eine Metathesereaktion von Li[BF4] mit K2[{(F5PCH2)2N(CH3)CH2}2] erhaltene Li2[{(F5PCH2)2N(CH3)CH2}2] hat in -Butyrolacton eine Leitf{\"a}higkeit von 2.67 mS∙cm-1 (c = 0.1 mol∙L-1). Einige Oligo-Pentafluorophosphate wurden ebenfalls strukturanalytisch charakterisiert.},
  subject      = {Anion},
  language  = {de}
}
@phdthesis{Fichera2007,
  author    = {Fichera, Mario Augusto},
  title     = {Festk{\"o}rper-NMR-Untersuchungen an thermischen Abbauprodukten von flammgesch{\"u}tzten Polymeren},
  isbn      = {978-3-9812072-1-7},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-26684},
  school      = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg},
  year      = {2007},
  abstract  = {In der vorliegenden Arbeit wurden Untersuchungen an R{\"u}ckst{\"a}nden von thermisch abgebauten, flammgesch{\"u}tzten Polymeren vorgenommen, mit dem Ziel, die Struktur und den Phasenbestand der eingebauten Flammschutzmittel und der Polymere sowie deren Wechselwirkungen als Funktion der Temperatur und umgebenden Atmosph{\"a}re (N2 und Luft) zu charakterisieren. Ein wichtiges Werkzeug, das Informationen {\"u}ber den amorphen Zustand der Abbauprodukte und deren thermisch bedingte Phasenumwandlungen in andere amorphe oder kristalline Strukturen sowie Aussagen {\"u}ber die Nahordnungen der betrachteten Kernspinsorte liefert, stellt in dieser Arbeit der Einsatz der Festk{\"o}rper-NMR-Spektroskopie dar. Hierbei sind neben Einzelimpuls- (SP), rotor-synchronisierte Spin-Echo- (RSE) und Kreuzpolarisationstechniken (CP) auch REDOR- (Rotational echo double resonance) und TRAPDOR- (Transfer of population in double resonance) Messungen zur Anwendung gekommen. Zus{\"a}tzlich konnten aus den 11B- und 31P-NMR-Experimenten quantitative Aussagen {\"u}ber den relativen Borat- und Phosphor bzw. Phosphat-Anteil im festen R{\"u}ckstand getroffen werden, wobei insbesondere f{\"u}r die 31P-Kerne eine quantitative Erfassung der kristallinen und amorphen Phosphatphasen durchgef{\"u}hrt wurde. Im ersten System wurden die Flammschutzmittel roter Phosphor (Prot) und Mg(OH)2 in HIPS kombiniert. Aus den Ergebnissen umfangreicher NMR-Experimente konnte abgeleitet werden, dass der gr{\"o}ßte Teil des eingesetzten Prot haupts{\"a}chlich in amorphen (Mg-Ortho-, -Di-, -Ketten- und Ringphosphaten) und weniger in kristallinen Phosphatphasen verbleibt. Zudem konnte f{\"u}r den Parameter der Temperatur und aus der Verf{\"u}gbarkeit von Sauerstoff (N2-Atmosph{\"a}re/Luft) einen deutlicher Einfluss auf den Abbauprozess und die Bildung der Phosphatphasen (kristallin/amorph) nachgewiesen werden. Aus dem Vergleich der Ergebnisse der Temperversuche mit den Ergebnissen der Verbrennungsversuche im Cone Calorimeter konnte ein anaerober Abbauweg best{\"a}tigt werden. In einem zweiten System wurden die thermischen Reaktionen zwischen den Flammschutzadditiven BDP und Zinkborat sowie ihren Einfluss auf den thermischen Abbau eines PC/ABS-Blends untersucht. Der thermisch belastete R{\"u}ckstand wird unabh{\"a}ngig von der Atmosph{\"a}re von amorphen Phosphatgruppen dominiert. Dabei konnten die w{\"a}hrend der Temperprozesse gebildeten Verbindungen \&\#945; Zn3(PO4)2 und BPO4 als Folge einer Festphasenreaktion zwischen den eingesetzten Flammschutzadditiven identifiziert werden, wobei das \&\#945; Zn3(PO4)2/BPO4 Verh{\"a}ltnis als Indikator f{\"u}r einen aeroben bzw. anaeroben Abbauprozess dient, der f{\"u}r die Feuerr{\"u}ckst{\"a}nde eindeutig einen anaeroben Abbau liefert.},
  subject      = {Festk{\"o}rper-NMR-Spektroskopie},
  language  = {de}
}
@phdthesis{Roesch2006,
  author    = {R{\"o}sch, Philipp A.},
  title     = {Einfluss von Aminos{\"a}uren und Proteinen auf die physikalischen und chemischen Eigenschaften von Calcium-Phosphat-Zementen},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-18413},
  school      = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg},
  year      = {2006},
  abstract  = {Ziel der vorliegenden Arbeit war es, die Auswirkungen von Aminos{\"a}uren (AS) und Proteinen auf die physikalischen und chemischen Eigenschaften von Calciumphosphat-Zement in Hinblick auf ihre klinische Verwendbarkeit zu untersuchen. Im Rahmen der Arbeit wurden ein zweikomponentiger Zement bestehend aus Tetracalciumphosphat (TTCP) und Calciumhydrogenphosphat (Monetit, DCPA), sowie zwei einkomponentige Zemente aus mechanisch aktiviertem alpha-Tricalciumphosphat (alpha-TCP) bzw. beta-Tricalciumphosphat (beta-TCP) verwendet. Die Zemente wurden mit verschiedenen Aminos{\"a}uren und Proteinen durch Zusatz zur fl{\"u}ssigen Zementphase modifiziert. Untersuchte Qualit{\"a}tsparameter waren die Abbindezeit nach Gillmore, die mechanische Stabilit{\"a}t sowie die Phasenzusammensetzung nach Aush{\"a}rtung und {\"A}nderungen der Oberfl{\"a}chenladung und des pH-Werts der Zementpartikel nach Modifikation. Die Abbindezeit wurde mittels der Gillmor-Nadel-Methode untersucht. Hierbei zeigten sich teilweise deutlich verl{\"a}ngerte Abbindephasen wie z.B mit Arginin (ST = 18 min) auf das Vierfache des Zementnormwertes. Eine Abh{\"a}ngigkeit der Abbindezeit von der Konzentration konnte nur f{\"u}r TTCP-DCPA-Zement mit Proteinen nachgewiesen werden. Untersuchungen der Partikelladung der Zementbestandteile {\"u}ber das Zeta-Potential ergaben f{\"u}r Arginin in Verbindung mit allen Zementen die h{\"o}chsten Potentiale von bis zu -35,1 ± 1,1 mV, was {\"u}ber die verst{\"a}rkten Abstoßungskr{\"a}fte der CPC-Partikel die Verl{\"a}ngerung der Abbindezeiten erkl{\"a}rt. Die Bestimmung der pH-Werte der suspendierten Zementpartikel in Aminos{\"a}urel{\"o}sungen ergab f{\"u}r alle Proben basischere pH-Werte als die jeweiligen isoelektrischen Punkte der Aminos{\"a}uren. Dies bedingt, dass alle Verbindungen in deprotonierter Form vorliegen. Die Ermittlung der Druck- und Zugfestigkeit der Zemente erfolgte im standardisierten Verfahren nach Verdichtung der Zementpaste. Die Druckfestigkeit (CS) der unmodifizierten Zemente lag bei 64,1 ± 3,0 MPa (alpha-TCP), 51,8 ± 4,1 MPa (beta-TCP) und 83 ± 10 MPa (TTCP-DCPA). Es zeigte sich, dass Albumin und Fibrinogen zu einer Verringerung der Zementstabilit{\"a}t f{\"u}hren. Die Zugabe von Aminos{\"a}uren zu alpha-und beta-TCP Zementen erbrachte gleichbleibende bzw. verringerte Festigkeiten. Bei TTCP-DCPA-Zement verursachte die Modifikation mit einigen Aminos{\"a}uren h{\"o}here Festigkeiten bis 133,4 ± 4,2 MPa (CS) durch 20\% Glycin Zusatz, erkl{\"a}rbar durch eine h{\"o}here Dichte und damit geringere Porosit{\"a}t der Zementmatrix. Rasterlektronenmikroskopische Untersuchungen der TTCP-DCPA-Zementtextur zeigten zus{\"a}tzlich eine Ver{\"a}nderung des mikrostrukuturellen Aufbaus der Zementmatrix. Durch infrarotspektrometrische Untersuchung der abgebundenen Zemente konnte gezeigte werden, dass alle Aminos{\"a}uren als chemisch nicht gebundene Additive in der Zementmatrix vorliegen und sich mit Wasser auswaschen lassen. Eine Umsetzung der Zementreaktanden zu nanokristallinem Hydroxylapatit konnte durch die r{\"o}ntgendiffraktometrische Untersuchung f{\"u}r alle Formulierungen gezeigt werden. Die Verbesserungen der Zementeigenschaften einiger Proben sind im Bezug auf den klinischen Einsatz interessant, da sich so die Indikationsbreite der verst{\"a}rkten CPC erweitern ließe, beispielsweise auf gering kraft-belastete Defekte im Bereich der oberen Extremit{\"a}ten oder der Halswirbels{\"a}ule. Weiterf{\"u}hrende Untersuchungen m{\"u}ssten sich vor allem mit dem Mechanismus der beobachteten Zementverst{\"a}rkung besch{\"a}ftigen. Hierf{\"u}r m{\"u}ssten oberfl{\"a}chensensitive Verfahren zur Charakterisierung der Wechselwirkung von Zementpartikel und Aminos{\"a}ure, beispielsweise Festk{\"o}rper -NMR, zum Einsatz kommen.},
  language  = {de}
}