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Biobasierte Polymere durch In-situ-Reduktion von Lipoamiden
Ein chinesisches Forschungsteam hat eine In-situ-Reduktionsstrategie entwickelt, mit der biobasierte α-Lipoamide zu strukturell vielfältigen Poly(β-hydroxythioethern) polymerisiert werden. Der Ansatz vermeidet Thiol-Oxidation, sichert die Stöchiometrie und eröffnet neue Wege zur Funktionalisierung nachhaltiger Polymere für Beschichtungsanwendungen.
Thiolbasierte Polymerisationen ermöglichen dank der hohen Reaktivität der Thiolgruppen die effiziente Konstruktion strukturell vielfältiger Makromoleküle. Freie Thiole neigen jedoch zur Oxidation, was die äquimolare Stöchiometrie der reaktiven Gruppen stört. Konventionelle Disulfid-Monomere bieten wiederum nur begrenzte Möglichkeiten zur Einführung funktioneller Gruppen. Um diese Herausforderungen zu adressieren, präsentiert das Forschungsteam eine In-situ-Reduktionsstrategie, bei der zyklische Disulfide zu Dithiolen umgewandelt und anschliessend in einer Stufenwachstumspolymerisation eingesetzt werden. Dieser Ansatz eliminiert nicht nur die Thiol-Oxidation und gewährleistet die äquimolare Stöchiometrie, sondern erleichtert auch die Einführung verschiedener funktioneller Gruppen über das Disulfid-Rückgrat.
Konkret wurde biobasierte α-Liponsäure zu N-substituierten α-Lipoamiden als zyklische disulfidhaltige Monomere derivatisiert. Diese wurden mit Natriumborhydrid in situ reduziert und mit Diepoxiden zu Poly(β-hydroxythioethern) polymerisiert. Nach Optimierung der Polymerisationsbedingungen konnte eine Serie strukturell vielfältiger Polymere synthetisiert werden, mit einem maximalen gewichtsmittleren Molekulargewicht von 25,2 kDa.
Lesetipp: Epoxidharze
Epoxidharze sind aufgrund ihrer hervorragenden Eigenschaften in der Beschichtungsindustrie verbreitet wie kaum eine Bindemittelklasse. In ihrem neuen Fachbuch „“Epoxidharze„“ erläutern die Autoren Dornbusch, Christ und Rasing die Grundlagen der Chemie der Epoxygruppe und vermitteln anhand konkreter Formulierungen den Einsatz der Epoxy- und Phenoxyharze in industriellen Beschichtungen – u.a. für Korrosionsschutz, Bodenbeschichtungen, Pulverlacke und Doseninnenbeschichtungen.
Vielfältige Funktionalisierung und Nachmodifikation
Die strukturelle Vielfalt der neu entwickelten Polymere ermöglicht einstellbare Glasübergangstemperaturen und thermische Stabilitäten – wichtige Parameter für die spätere Anwendung in Beschichtungen und funktionalen Materialien. Die Polymere lassen sich zudem zu sulfonhaltigen Analoga oxidieren, die verstärkte intermolekulare Wechselwirkungen aufweisen und damit weitere Eigenschaftsanpassungen ermöglichen.
Über die Nachmodifikation der Polymere gelang die Einführung von Acetoacetat- und β-Enaminoester-Gruppen, was die strukturelle und funktionelle Vielfalt der Materialien weiter erweitert. Damit demonstriert die Studie einen vielseitigen Syntheseweg für biobasierte, funktionelle Polymere, die als potenzielle Bindemittelbasis für nachhaltige Beschichtungssysteme relevant sind. Der Rückgriff auf α-Liponsäure als nachwachsendem Rohstoff unterstreicht zudem das Potenzial des Ansatzes im Kontext biobasierter Formulierungsstrategien.
Quelle: Zhang, Z., Wang, L. & Li, L. In situ reductive polymerization of bio-based α-lipoamides toward functional poly(β-hydroxy thioether)s. Polym. Chem. 17, 2958–2965 (2026). https://doi.org/10.1039/d6py00464d
