Asymmetric hydrogenation has emerged as a versatile methodology to obtain a wide range of chiral precursors. This thesis focused on the synthesis of new chiral ligands and the expansion of the substrate scope of asymmetric hydrogenations. Paper I described the synthesis and evaluation of N,P-ligands for the Ir-catalyzed hydrogenations of unfunctionalized olefins. The substrate scope of Ir-catalyzed asymmetric hydrogenations is limited to a narrow range of “test” olefins. The foremost focus of this thesis was to expand the substrate scope of Ir-catalyzed asymmetric hydrogenations. Papers II and III disclosed the potential of the N,P-ligated Ir complexes in hydrogenation of the enol phosphinates. This substrate class is attractive because the hydrogenated products are chiral alkylphosphinates that can be transformed into chiral alcohols and chiral phosphines without sacrificing enantiopurity. A wide range of enol phosphinates were hydrogenated to excellent conversions and enatioselectivities. The hydrogenation of purely alkyl-substituted enol phosphinates in very high conversions and ee values was emphasized in these studies. Paper IV described the investigation of unfunctionalized enamines as substrates in Ir-catalyzed hydrogenation studies. The hydrogenation results and structural limitations of the substrates are presented. Paper V described the asymmetric hydrogenation of diphenylvinylphosphine oxides, di- and trisubstituted vinyl phosphonates. The hydrogenation of diphenylvinylphosphine oxides gives direct access to protected chiral phosphines. The hydrogenated products of vinylphosphonates are highly synthetically useful in pharmaceutical and material chemistry. Hydrogenation of E/Z mixtures of carboxyethyl vinylphosphonates with perfect enantioselectivities was striking in these studies. In paper VI, we have reported the development of a new, highly enantioselective synthetic route to building blocks with CF3 at the chiral center. Several functionalized and unfunctionalized CF3-substituted olefins were hydrogenated with varied degree of success. This methedilogy is useful in the formation of chiral fluorine-containing molecules for a wide range of applications. Paper VII described the hydrogenation of imines using the phosphine-free Cp*Ru/diamine complexes. Chiral version of this reaction was also examined. Despite the modest results, this is the first study to use phosphine-free Cp*Ru/diamine complexes as catalysts for the reduction of C=N double bonds.

Les nucléosides modifiés représentent aujourd'hui une famille incontournable dans la chimiothérapie antivirale. Leur développement progressif au cours de ces 50 dernières années a permis d'endiguer de nombreuses épidémies et d'apporter des traitements efficaces contre de nombreux virus tels que les herpès, les hépatites ou encore le VIH. Toutefois, les infections virales continuent de représenter un problème de santé publique majeur en raison de l'émergence de souches virales résistante aux traitements existants ainsi que l'apparition de nouveaux virus. A ce titre, le développement de nouveaux antiviraux plus actifs, plus sûrs et/ou possédant des modes d'action alternatifs reste plus que jamais d'actualité. Ce manuscrit, divisé en deux grandes parties, présente d'abord la synthèse métallo-catalysée de nouvelles familles de dérivés nucléosidiques (acycliques et osidiques) puis s'étend ensuite à la préparation de dérivés hétérocycliques à visée anti-VIH. Ainsi, dans une première partie, l'utilisation de réactions de métathèses croisées, catalysées au Ru et activées par les ultrasons, ainsi que l'emploi de lipases dans des réactions de protections/déprotections régiosélectives nous ont permis d'élaborer deux nouvelles familles de nucléosides acycliques alkényles. D'autre part, des réactions d'hétérocouplages acétyléniques catalysées au Ni/Cu ont été réalisés dans le cadre de la synthèse d'une bibliothèque de 2'-déoxyuridines portant un motif 1,3-diyne en position C5. Dans une deuxième partie, la réaction multicomposante de Biginelli a été utilisée dans le développement d'une série de dérivés de dihydropyrimidines β-dicétoacides à visée anti-VIH par inhibition de l'intégrase virale.

Les polymères fonctionnalisés par des groupements phosphonates ont un fort potentiel applicatif comme superplastifiants dans les pâtes de ciment. Des copolymères à blocs fonctionnels ont été synthétisés par polymérisation RAFT/MADIX afin d'accéder à des polymères de masse molaire, d'architecture et de composition contrôlées. Le monomère principalement utilisé a été l'acide vinylphosphonique (VPA). L'amélioration de la cinétique ainsi que la conversion finale lors de la polymérisation du VPA a été un des principaux objectifs de la thèse, en vue de synthétiser des copolymères diblocs PEG-PVPA. Ensuite des copolymères à blocs ont été synthétisés à l'aide d'un disulfure de xanthate. Ce nouveau procédé a permis d'obtenir des structures de copolymères à blocs plus complexes à bas de MPEGMA et de VPA, dont la synthèse à partir d'un agent de contrôle RAFT conventionnel aurait été relativement ardue. Des essais ont été menés sur des pâtes cimentaires afin d'évaluer les propriétés des différents copolymères. Les effets de l'adsorption des copolymères à blocs sur la mise en œuvre du béton ont été évalués et comparés à des superplastifiants phosphonatés commerciaux. / Phosphonic acid-functionalized polymers show great promise as superplasticizers in cement mixtures. Functional block copolymers were synthesized by RAFT/MADIX polymerization to obtain polymers of controlled molecular weight, architecture and composition. The principal monomer used was vinylphosphonic acid (VPA). The enhancement of the kinetics of VPA polymerization and the final yield was one of the aims of the thesis. Block copolymers were then synthesized using xanthate disulfide as a chain transfer agent. This new process enabled us to obtain complex structures that would be difficult to synthesize using a more conventional RAFT process. The effects of block copolymer adsorption on cement workability were assayed with reference to a commercially available phosphonated superplasticizer.

Ce travail constitue une contribution à la synthèse de porphyrines, portant un groupement phosphonate attaché directement au macrocycle porphyrinique, et leurs complexes.Les méso-diéthoxtphosphorylporphyrines ont été préparées avec un bon rendement (55-70%) par une réaction de couplage pallado-catalysée du 10-bromo-5,15-diarylporphyrines avec la diéthyle phosphite. Par la suite, les conditions de leur complexation par les ions métalliques divalents, trivalents et tétravalents ont été développées. Leur transformation en composés appropriés pour la préparation de matériaux hybrides organiques-inorganiques (en acides phosphoniques, leurs monoesters d’alkyles et leurs diesters silyliques) a aussi été mise en œuvre.L'auto-assemblage supramoléculaire de ces métallporphyrines en solution et à l’état solide a été exploré et comparé à celui des porphyrinyldiphosphonates de type trans-A2B2. La structure de sept complexes a été déterminée par diffraction des rayons X sur mono-cristal.Ensuite, ces métalloporphyrines ont été greffées sur une surface d'oxyde de titane mésoporeux pour préparer des matériaux hybrides organiques-inorganiques. Cette stratégie d'immobilisation des porphyrines est particulièrement intéressante pour la préparation de matériaux photoactifs et de catalyseurs hétérogènes recyclables. Comme premier exemple, un catalyseur réutilisable dans l’oxydation de composés insaturés par l’oxygène en présence d’isobutanal a été mis en œuvre dans ce travail.En parallèle, l'immobilisation de tétra(4-diéthoxyphosphorylphenyl)porphyrine dans une matrice d'oxyde de titanium par voie sol-gel a été étudiée pour comparer ces propriétés de surfaces avec celles des matériaux obtenus par le greffage de porphyrines sur la surface de titane mésoporeux. / A family of porphyrins bearing the meso-diethoxyphosphoryl group directly attached to the porphyrin macrocycle was prepared in fairly good yields (55-70%) according the Pd-catalyzed coupling of 10-bromo-5,15-diarylporphyrins with diethyl phosphite. Experimental procedures for their complexation with different metal ions (Zn(II), Mg(II), Ni(II), Cu(II), Pd(II), Ru(II), Pt(II), Ga(III), In(III), Mn(III), Sn(IV)) have been developed. Next, their selective hydrolysis into meso-porphyrinylphosphonic acids or their monoesters has been investigated. Saponification of the diesters proceeds selectively in THF/MeOH mixture at 60 °C affording corresponding monoesters in high yields. To prepare porphyrinylphosphonic acids, the most convenient route is a two-step, one-pot procedure involving the treatment of porphyrins with TMSBr followed by addition of MeOH.The structures of seven complexes were characterized by single-crystal X-ray diffraction. In the solid state, both alkyl and dialkyl porphyrinylphosphonates form supramolecular assemblies through the axial coordination of the phosphoryl oxygen atom of one porphyrin molecule to the metal center of adjacent molecule. The influence of the nature of metal ions and substituents at the tetrapyrrolic macrocycles on the crystal organization was explored and several unusual biomimetic supramolecular systems were obtained. Structural studies of self-assemblies in solution by means of NMR spectroscopy revealed that Sn(IV) complexes with monoester of meso-porphyrinylphosphonic acids form stable dimeric species through M…OP(O)(OEt) binding of two laterally shifted porphyrin molecules.Next, synthetic approaches to hybrid organo-inorganic materials based on porphyrins bearing phosphonate anchoring groups have been investigated. Covalent grafting of Ru(II), Mn(III) and Sn(IV) complexes with porphyrins onto a surface of mesoporous titanium dioxide through phosphonate anchoring group was developed. The catalytic properties of titania-supported Mn(III) porphyrin in the epoxidation of alkenes by molecular oxygen in the presence of isobutiraldehyde was explored. The possibility of catalyst recycling was demonstrated using the oxidation of cyclooctene as a model reaction.Porous molecular hybrid materials based on titanium dioxide and 5,10,15,20-tetrakis[p-(diethoxyphosphoryl)phenyl]porphyrins have been also prepared by the sol-gel process in organic solvents. The hybrid material based on the metal free porphyrin change the colour in air due to the protonation of the tetrapyrrolic macrocycle by the traces of water.

Porous metal phosphonate framework materials were synthesised by solvothermal reaction of bis(α-aminomethylenephosphonic acid) ligands with divalent and trivalent metal cations. The syntheses and characterisation by NMR and, where possible, single crystal X-ray diffraction of seven bisphosphonic acid ligands, including N,N′-piperazinebis(methylenephosphonic acid) (H₄L), its racemic and enantiopure (R) 2-methyl (H₄L′ and R-H₄L′) and 2,5-dimethyl (H₄L′′) derivatives, and N,N′-4,4′-bipiperidinebis(methylenephosphonic acid) (H₄LL) are reported. Syntheses of the known phase Y₂(LH₂)₃·5H₂O and the new phases, STA-13(Y) (St Andrews microporous material No. 13) and Y₂(R-L′H₂)₃·4H₂O, from reactions of Y(AcO)₃ with H₄L, H₄L′ and R-H₄L′ respectively are reported. The as-prepared and dehydrated structures of each phase have been determined from either laboratory or synchrotron powder X-ray diffraction data. Reaction of Y(AcO)₃ and H₄L′′ is shown to form a phase with a different structure. The features determining which structure crystallises are discussed. Syntheses of other rare-earth forms of STA-13 (Sc³⁺, Gd³⁺–Yb³⁺) and the porosity of each phase to N₂ are reported. STA-13(Y) is the most porous form with loadings of ∼3 mmol g⁻¹ and ∼4 mmol g⁻¹ for N₂ and CO₂ respectively. MIL-91(Fe) was synthesised for the first time from reactions of Fe³⁺ cations with H₄L. Its structure was confirmed by Rietveld refinement, but it was not porous. The first syntheses of [Fe₄L₁.₅(AcO)₁.₅(OH,H₂O)₃]·0.5NH₄5.5H₂O (L= L or L′) are reported, from reactions of H₄L or H₄L′ in the presence of an excess of Fe³⁺ cations. The phase is related to a previously reported Co phase. The synthesis of divalent metal bisphosphonate STA-12(Mg) (Mg₂(H₂O)₂L·5.6H₂O) was reported for the first time and its structure determined from single crystal X-ray diffraction. The dehydration behaviour of this material was compared with the known forms of STA-12. STA-12(Mg) is porous to both N₂ (∼5.5 mmol g⁻¹) and CO₂ (~ 8.5 mmol g⁻¹). Reaction of H₄LL with Co²⁺ and Ni²⁺ gave two materials isoreticular with STA-12, labelled STA-16(Co) and STA-16(Ni). The structures of both materials were solved from synchrotron powder X-ray diffraction data. On dehydration, STA-16(Co) undergoes a reversible structural transition to an unknown structure. By contrast, STA-16(Ni) retains the same symmetry in the dehydrated form and its structure was determined from synchrotron powder X-ray diffraction data. Both materials are porous to N₂, with an uptake of up to 22.2 mmol g⁻¹, and CO₂ with maximum loading of 21.7 mmol g⁻¹. NLDFT analysis of N₂ adsorption data confirm the crystallographically determined pore radii. Syntheses of other frameworks with divalent cations and initial reactions of H₄LL with trivalent cations are also reported.

Dans un premier chapitre, nous avons présenté un historique succinct de la chimiothérapie antivirale et l'utilisation d'analogues nucléos(t)idiques. Nous nous sommes focalisés en particulier sur les nucléosides phosphonates acycliques (ANP) en tant qu'antiviraux potentiels. Dans un second chapitre, nous avons décrit la synthèse de β-céto, β-hydroxylamino et β-O-(benzyl)hydroxylamino ANP dérivés de l'adénine et de la cytosine. Les isomèrs (R) et (S)-β-hydroxy-ANP ont été préparés par dédoublement du racémique correspondant avec le (S)-MPA et l'attribution des configurations absolues a été effectuée par RMN et calculs de modélisation moléculaire. Nous avons aussi développé une méthodologie de synthèse de β-azido-ANP, ces derniers étant utilisés pour la préparation de β-amino-ANP par hydrogénation catalytique. Dans un troisième chapitre, nous avons présenté la synthèse des 2H-azirine et cis-aziridne-ANP et examiné lʹ ouverture de cycle comme voie d'accès à des ANP α,β-fonctionnalisés. Les propriétés biologiques de ces nouveaux ANP ont été évaluées en culture cellulaire sur un certain nombre de virus à ADN et ARN. / In the first chapter, we presented a brief history of antiviral chemotherapy and use of nucleos(t)ide analogues, especially acyclic nucleoside phosphonates as potential antiviral agents. In the chapter-II we have successfully synthesized ¦Â-keto, ¦Â-hydroxylamino and ¦Â-O-(benzyl)hydroxylamino ANPs of adenine and cytosine derivatives. Then (R) and (S)-¦Â-hydroxy-ANPs were prepared via chiral resolution of racemic ¦Â-hydroxy-ANPs with (S)-MPA and assignment of absolute configuration was achieved using NMR and molecular modeling studies. We also developed a methodology for the synthesis of ¦Â-azido-ANPs and those were used for the preparation of ¦Â-amino-ANPs by catalytic hydrogenation. In third chapter, we synthesized 2H-azirine and cis-aziridine-ANPs and explored their ring opening to functionalized ¦Á,¦Â-ANPs. The novel ANPs obtained during this study were evaluated for their inhibitory effect on a number of DNA and RNA viruses in cell culture experiments.

This work deals with the structural analysis of layered zirconium sulfophenylphosphonates and their intercalates with the use of the classical molecular simulation methods. The inner composition of both fully and partially sulfonated layers was determined in agreement with available experimental data, especially chemical analysis, thermogravimetric measurements and X-ray diffraction. The calculations revealed the positions of the water molecules in the planes of sulfo groups which strongly affect the resultant diffraction pattern. Within the zirconium sulfophenylphosphonate layered structure, the arrangements of intercalated species based on optically active dipyridylamine molecules and cations of sodium, copper and iron were solved with the respect to the agreement with experimental results and values of potential energy. In case of the dipyridylamine molecules and its derivatives, the resultant disordered partially row arrangements of the organic molecules in the interlayer were showed to influence the dipole moment of the intercalate. From this point of view, nitro-derivative has been picked out as the most suitable for potential applications. Regarding the intercalated cations, sodium cations take up the space of water molecules next to the sulfo groups while copper and iron cations are distributed in a...

In der Industrie gibt es für Phosphonate zunehmend mehr Anwendungsgebiete. Genutzt werden sie unter anderem bei der Öl- und Erdgasgewinnung, in der Baustoffindustrie und bei der Trinkwassergewinnung. Im Rahmen dieser Arbeit wurden aufgrund ihrer Relevanz für die Phosphonate 1-Hydroxyethan-(1,1-diphosphonsäure) HEDP, Amino-tris(methylenphosphon- säure) ATMP, Ethylendiamintetra-(metylenphosphonsäure) EDTMP und Diethylentriamin-penta(methylenphosphonsäure) DTPMP untersucht. Das Hauptziel dieser Arbeit war es, die Löslichkeitskonstanten von Calciumphosphonaten zu bestimmen. Die Bildung von Calciumphosphonat-Salzen wurde bei verschiedenen Bedingungen durchgeführt. Mit den gefällten und unterschiedlichen Calciumphosphonaten wurden die Löslichkeitsuntersuchungen durchgeführt. Die Gleichgewichtsproben wurden chemisch analysiert, um die Zusammensetzung dieser Verbindungen als Cax . Ly . nH2O zu ermitteln. Die Daten ermöglichten die Berechnung der Löslichkeitsprodukte der verschiedenen Calciumphosphonat-Salze. Die für die Berechnung notwendigen Dissoziations- und Komplexbildungskonstanten wurden ebenfalls in dieser Arbeit experimentell bestimmt. Hierzu wurde die pH-Potentiometrie angewandt. Die hier ermittelten Werte stimmen gut mit den Literaturwerten überein. Für DTPMP wurden die Stabilitätskonstanten der Ca-Komplexe erstmalig bestimmt. Im Fall von ATMP und EDTMP wurden Konstanten für erweitere Dissoziations- und Komplexbildungmodelle ermittelt.

Η κρυστάλλωση και η διάλυση αλάτων αποτελούν σημαντικές διεργασίες οι οποίες συνεισφέρουν στην φθορά των μνημείων της πολιτιστικής μας κληρονομιάς, τα οποία έχουν κατά κύριο λόγο κατασκευασθεί από δομικά υλικά όπως ο ασβεστόλιθoς και το μάρμαρο. Η κρυστάλλωση ευδιάλυτων αλάτων (π.χ. θειϊκό νάτριο, θειϊκό μαγνήσιο, χλωριούχο νάτριο) σε πορώδη υλικά έχει καταστροφικές επιπτώσεις τόσο στις ιστορικές όσο και στις σύγχρονες κατασκευές από σκυρόδεμα. Το πιο κατεστρεπτικό άλας για την ακεραιότητα των κατασκευών έχει αποδειχθεί, ότι είναι το θειίκό νάτριο. Η κατανόηση του μηχανισμού κρυστάλλωσης του άλατος αυτού είναι απαραίτητη προϋπόθεση για τον περιορισμό ή τον έλεγχο του σχηματισμού του σε ατμοσφαιρικές συνθήκες. Για τον σκοπό αυτό, έγινε συστηματική μελέτη της κρυσταλλικής ανάπτυξης του δεκαένυδρου θειϊκού νατρίου (Μιραμπιλίτης) σε υπέρκορα διαλύματά του. Αναπτύχθηκε μεθοδολογία βασισμένη στον εξώθερμο χαρακτήρα της κρυσταλλικής ανάπτυξης του μιραμπιλίτη. Η πειραματική μελέτη περιορίσθηκε στην ετερογενή κρυσταλλική ανάπτυξη τόσο σε φύτρα Μιραμπιλίτη, όσο και σε ξένα υποστρώματα. Τα υποστρώματα τα οποία μελετήθηκαν περιλάμβαναν ασβεστόλιθο από την Γρανάδα (ασβεστιτικός κυρίως) καθώς και ψαμμόλιθο (Πράγα, Τσεχίας) πυριτικής κατά κύριο λόγο σύστασης. Η μελέτη της κινητικής της κρυσταλλικής ανάπτυξης του Μιραμπιλίτη, έδειξε ότι το καθορίζον την ταχύτητα στάδιο είναι η διάχυση των δομικών μονάδων στην επιφάνεια των κρυσταλλικών φύτρων του Μιραμπιλίτη. Το συμπέρασμα αυτό οδήγησε στην δοκιμή οργανοφωσφορικών ενώσεων, ως προς την επίδρασή τους στην κινητική της κρυσταλλικής ανάπτυξης του μιραμπιλίτη. Οι ενώσεις αυτές ιονίζονται και αλληλεπιδρούν αποτελεσματικά με την κρυσταλλική επιφάνεια δηλητηριάζοντας τα ενεργά κέντρα κρυστάλλωσης. Ο βαθμός ιονισμού βρέθηκε ότι είναι καθοριστικός για την ανασταλτική τους δράση. Πειράματα ταχείας καταβύθισης ευδιάλυτων αλάτων ηλεκτρολυτών σε ασβεστολιθικά και ψαμμιτικά δοκίμια τα οποία έγιναν τόσο με εμβάπτιση, όσο και με έκθεση σε θάλαμο αλατονέφωσης επιβεβαίωσαν τα αποτελέσματα της μελέτης της κινητικής της κρυστάλλωσης του Μιραμπιλίτη και της σχετικής αποτελεσματικότητος των αναστολέων που χρησιμοποιήθηκαν. Πλην της κρυσταλλικής ανάπτυξης ευδιάλυτων αλάτων, σημαντική συνεισφορά στην αποδόμηση των δομικών υλικών παίζει και η διάλυση του ανθρακικού ασβεστίου, το οποίο και αποτελεί τη βασική συστατική τους ένωση. Για τη μελέτη της διεργασίας της κρυσταλλικής ανάπτυξης και διάλυσης του ανθρακικού ασβεστίου τόσο απουσία όσο και παρουσία ανιόντων όπως τα θειϊκά και τα ανιόντα φθορίου χρησιμοποιήθηκε η μικροσκοπία ατομικής δύναμης,η οποία έδωσε την δυνατότητα in situ μέτρησης του ρυθμού κρυσταλλικής ανάπτυξης και διάλυσης σε συνθήκες σταθερού κορεσμού. Η παρουσία θειϊκών ανιόντων έδειξε ότι η κρυσταλλική ανάπτυξη του ανθρακικού ασβεστίου αναστέλλεται ενώ η παρουσία φθορίου επιταχύνει τη διάλυση. Τα αποτελέσματα των μετρήσεων της κινητικής των διεργασιών έδειξαν ότι οι επιμολύνσεις στα υπέρκορα διαλύματα δρούν στην κινητική λόγω προσρόφησης και δέσμευσης των ενεργών κέντρων κρυσταλλικής ανάπτυξης διάλυσης. / The research made in the present PhD Thesis entitled “Crystallization and dissolution study of electrolyte salts”. The objective of the dissertation concerned both crystallization and dissolution processes of soluble sodium sulfate and insoluble calcium carbonate electrolyte salts approached by different experimental aspects but directly connected to environmental and scientific issues. Salt crystallization is an important cause for the weathering and damage of historical and cultural heritage artifacts and ornamental stones. Soluble salts (i.e. sodium sulfate, magnesium sulfate, sodium chloride) have also a damaging and fateful impact on civil engineering structures of roads and building foundations. Most damaging salt for such built frameworks is proven to be sodium sulfate salt. Only when we have a better understanding of sodium sulfate crystallization in an unconstrained fluid medium can we progress to a study of sodium sulfate crystallization in porous building materials. At the beginning of this study batch crystallization experiments of sodium sulfate salt were conducted. Additionally potential organic inhibitors (i.e. organophosphonate, polyacrylates) were tested in the same batch experimental system. Popular and applicable limestone building material is of uniform composition consisting mainly calcium (calcitic material). Granada’s calcarenite has been selected as one of the target material to study. This natural stone is representative of the building material utilized in construction material monuments and susceptible to salt crystallization. In situ AFM experiments of both calcite crystal growth and dissolution were performed in the presence of different electrolyte solutions (i.e. sodium sulfate and sodium fluoride). Nanoscale phenomena during the growth of solid solutions on calcite surfaces were performed in the presence of sodium sulfate electrolyte solutions. Further molecular-scale surface processes during both growth and dissolution of calcite in the presence of sodium fluoride electrolyte solutions were carried out. In all cases significant kinetic data and reaction mechanisms were extracted. Accelerated degradation of Granada’s limestone and Czech sandstone experiments were executed. Tested materials were exposed and impregnated in concentrated solutions of soluble salts (i.e. sodium sulfate, magnesium sulfate and sodium chloride). Immersed limestone type material showed susceptibility to sodium sulfate and sandstone type material to sodium chloride salt solution. Different pre-treatments of limestone specimens with organophosphonate compounds resulted in limiting material damage from sodium sulfate influence. The use of such organic compounds may direct towards a potential implication of conserving building frameworks. Finally suspended limestone rods were subjected to sodium sulfate spray chamber. Pre-treatment of limestone rods with organophosphonate compounds were completed. Again applications of organophosphonate compounds to exposure of limestone material in salt spray chamber may work towards a case of preventing porous material from salt damage and protect building stones.

Durch zunehmende Restriktionen in der Anwendung von halogenhaltigen Flammschutzmitteln (wie z.B. Tris(2-chlorisopropyl)phosphat) besteht Bedarf an halogenfreien Alternativen. Im Rahmen dieser Arbeit wurden neuartige flüssige Flammschutzmittel für Polyurethan- und Polyisocyanurat-Hartschaumstoffe synthetisiert und charakterisiert. Als Ausgangsmaterialien dafür dienten sowohl s-Triazinchlorid als auch s-Heptazinchlorid. Die Derivate wurden mittels Michaelis-Arbuzov-Reaktion hergestellt und die erhaltenen Produkte anschließend charakterisiert. Ausgewählte hergestellte Verbindungen wurden in Hartschaummaterialien eingearbeitet und auf ihre Flammschutzeigenschaften getestet. Des Weiteren wurde der Einfluss unterschiedlicher Reaktionsbedingungen auf die Produktzusammensetzung untersucht. Es konnten positive Flammschutzeigenschaften für s-Triazinphosphonate nachgewiesen werden. Auch für die neu etablierte Substanzklasse der s−Heptazinphosphonate konnte eine flammhemmende Wirkung nachgewiesen werden.:Abkürzungsverzeichnis 1 Einleitung 2 Stickstoffreiche Verbindungen 2.1 Einführung in die Stoffklasse der s-Triazine 2.2 Einführung in die Stoffklasse der s-Heptazine 3 Kunststoffchemie 3.1 Einteilung von Kunststoffen 3.2 Einführung in die Stoffklasse der PUR-Verbindungen 3.3 Anwendung von PUR-Schaumstoffen 4 Flammschutz 4.1 Grundlagen Flammschutz 4.2 Weitere Flammschutzmittel 4.2.1 Phosphorhaltige Flammschutzmittel 4.2.2 Stickstoffhaltige Flammschutzmittel 4.2.3 Halogenhaltige Flammschutzmittel 4.3 Toxikologie ausgewählter Flammschutzmittel 4.4 Aktuelle Forschung im Bereich halogenfreier Flammschutzmittel 5 Ergebnisse und Diskussion 5.1 s-Triazinphosphonate 5.1.1 Identifikation der chem. Zusammensetzung mittels NMR-Spektroskopie 5.1.2 Untersuchung des Einflusses von Stöchiometrie, Zugabemethode, Temperatur und Feuchtigkeit auf s-Triazinphosphonate mittels NMR-Spektroskopie 5.1.3 Chlor- und Phosphorgehalt 5.1.4 Einfluss auf den Aggregatzustand 5.1.5 Thermisches Verhalten 5.1.6 Infrarotspektroskopie 5.1.7 UV/Vis-Spektroskopie 5.2 s-Triazinphosphonate als Flammschutzmittel 5.2.1 Restriktionen halogenhaltiger Flammschutzmittel 5.2.2 Flammschutzmittel für PUR- und PIR-Hartschäume 5.2.3 Verschäumungsverhalten der s-Triazinphosphonate 5.2.4 Untersuchung der Flammschutzeigenschaften 5.2.5 Sonstige Schaumeigenschaften 5.2.6 Fazit und Ausblick zu den s-Triazinphosphonaten als Flammschutzmittel 5.3 Sonstige s-Triazin-Verbindungen 5.4 s-Heptazinphosphonate 5.4.1 Identifikation der Produkte mittels NMR-Spektroskopie 5.4.2 Einkristallstrukturanalyse 5.4.3 Phosphorgehalt 5.4.4 Thermisches Verhalten 5.4.5 Infrarotspektroskopie 5.4.6 UV/Vis-Spektroskopie 5.5 s-Heptazinphosphonate als Flammschutzmittel 5.6 Sonstige s-Heptazin-Verbindungen 5.6.1 Umsetzung Heptazinchlorid mit stickstoffreichen Verbindungen 5.6.2 Herstellung von Salzen der Thiocyamelursäure 6 Zusammenfassung und Ausblick 7 Experimentelle Durchführung 7.1 Geräte und Methoden 7.1.1 NMR-Spektroskopie 7.1.2 FTIR-Spektroskopie 7.1.3 Schmelzpunktbestimmung 7.1.4 Mikro-Siedepunktbestimmung 7.1.5 Thermogravimetrische Analysen 7.1.6 Py-GC-MS Messungen 7.1.7 Viskositätsmessung 7.1.8 UV/Vis-Spektroskopie 7.1.9 ICP-OES 7.1.10 Elementaranalyse 7.1.11 Einkristallröntgenstrukturanalyse 7.1.12 Limiting Oxygen Index 7.1.13 Kleinbrennertest nach DIN13501 Klasse E 7.1.14 Cone Kalorimetrie 7.1.15 Schaumdichtebestimmung 7.1.16 Bestimmung der Geschlossenzelligkeit 7.1.17 Wärmeleitfähigkeit 7.1.18 Druckfestigkeit 7.2 Verwendete Chemikalien 7.3 Versuchsdurchführung 7.3.1 Umsetzung von Cyanurchlorid mit Trialkyl- bzw. Triarylphosphiten 7.3.2 Weitere Umsetzungen zu s-Triazin-Derivaten 7.3.3 Synthese Kaliumcyamelurat 7.3.4 Synthese Heptazinchlorid 7.3.5 Umsetzung von Heptazinchlorid mit Trialkyl- bzw. Triarylphosphiten 7.3.6 Nukleophile Substitutionen mit Heptazinchlorid 7.3.7 Schwefelhaltige Heptazinderviate 7.3.8 Präparation PUR Hartschaum für LOI Tests 7.3.9 Präparation PIR Hartschaum für LOI Tests 7.3.10 Präparation PUR- und PIR-Hartschaum für EN 13501 Klasse E & Cone Kalorimetrie 7.3.11 Chemische Zusammensetzung der A- und B- Komponente 8 Anhang 8.1 Kristallographische Tabellen 8.2 Eidesstattliche Erklärung 8.3 Publikationsliste 8.4 Lebenslauf 8.5 Danksagung 9 Literaturverzeichnis