New preparative routes to polyphosphazene homopolymers and block copolymers with applications in nanoscience

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Ziel dieses Projektes ist die Aufklärung der Funktionsweise und die präparative Entwicklung neuer Ansätze zur Synthese von Polyphosphazenen. Diese anorganischen Polymere haben, aufgrund ihrer außergewöhnlichen Eigenschaften und der Leichtigkeit mit der diese über weite Bereiche variiert werden können, beträchtliche Aufmerksamkeit erregt. Verwendung fanden sie z. B. als polymere Elektrolyten in Lithiumbatterien oder in der Biomedizin. Derzeitige Darstellungsverfahren haben jedoch den Nachteil, dass sie hohe Temperaturen und häufig lange Reaktionszeiten benötigen und/oder in moderaten Ausbeuten verlaufen, was Polyphosphazene zu relativ teuren Materialien macht. Manners und Mitarbeiter haben kürzlich zwei neue Syntheserouten vorgestellt, die bei Raumtemperatur verlaufen. Einer bietet Zugang zu Poly(dichlorphosphazen) [N=PCl2]n, dem Schlüsselintermediat zur Darstellung von alkoxy-, aryloxy- und amino-substituierten Polyphosphazenen. Der andere führt zu Poly(alkyl/arylphosphazenen), welche nicht aus [N=PCl2]n synthetisiert werden können. Die Mechanismen beider Prozesse sind jedoch weitgehend unbekannt. Die Fähigkeit Polymerisationen bei Raumtemperatur durchzuführen eröffnet die Möglichkeit zur Entwicklung lebender Polymerisationen. Derartige Prozesse sind von besonderem Interesse, da das Molekulargewicht über das Verhältnis von Monomer zu Initiator gesteuert werden kann und enge Molekulargewichtsverteilungen resultieren. Weiterhin bietet dies die Möglichkeit zur Synthese von Block-Copolymeren. Selbstorganisation der erhaltenen Materialien wäre von besonderem Interesse für nanowissenschaftliche Anwendungen. Im Rahmen des Projektes sollen die beiden Polymerisationen bis zu dem Punkt entwickelt werden, an dem sie allgemein anwendbar sind. Um lebende Polymerisationssysteme zu erhalten, werden neue, potenziell effizientere Initiatoren entwickelt und die beteiligten Mechanismen mittels kombinierter experimenteller und theoretischer Methoden untersucht.