Click and click-type chemistries in castor and sunflower oil-based monomers and polymers

Abstract

El desenvolupament de materials polimèrics a partir de fonts renovables està rebent un interès creixent degut a la incertesa en el preu i les reserves d’olis i a aspectes mediambientals. A més a més, maximitzar els beneficis d’emprar fonts renovables requereix l’aplicació de metodologies químiques altament sostenibles i eficients, exemplificades per les reacciones Click o tipus Click. D’altra banda, el disseny de polímers funcionalitzats amb propietats modulables i per tant, amb una aplicació més amplia, també és consistent amb el concepte de sostenibilitat. En aquest sentit, en aquesta tesi, hem explorat la diversitat d’oportunitats que aquestes transformacions ens ofereixen en els diferents estadis de la producció de polímers (síntesi de monòmers, polimerització i modificació de polímers) basats en l’àcid undecilènic i oleic, com a derivats de l’oli de ricí i girasol, respectivament. En concret, hem explorat la química tiol-eno tant per preparar nous monòmers policarboxílics com per polimeritzar derivats d’àcids grassos i modificar els finals de cadena de nous macromonomers. També hem explorat la química tiol-ino com a eina de polimerització de derivats d’àcids grassos alquínics. D’altra banda, s’ha preparat un poliester derivat de l’oli de ricí funcionalitzat amb grups brom i s’ha estudiat la substitució nucleòfila d’aquests grups amb tiols, amines i àcids carboxílics. Finalment l’aplicació dels diferents polímers sintetitzats, en l’alliberament controlat de fàrmacs així com també com a recobriments antimicrobials, ha estat avaluada.

The development of polymeric materials from renewable resources is receiving considerable attention as a consequence of the depleting of fossil resources and environmental issues. Moreover, maximizing the benefits of using renewable feedstocks requires the utilization of sustainable and efficient chemical transformations, exemplified by Click/Click-type chemistry reactions. In addition, the design of highly functionalized polymers with adjustable properties and thus, broader applicability is also consistent with the concept of sustainability. To this aim, in this thesis, we have explored the wide opportunities that these efficient transformations can offer in the different steps involved in the production of polymers (monomer synthesis, polymerization and polymer modification) based on undecylenic and oleic acids, as castor and sunflower oil derivatives. In particular, we have explored thiol-ene couplings to prepare new polycarboxylic monomers but also to polymerize fatty acids derivatives as well as post-modify the chain-ends of new biobased macromonomers. Thiol-yne chemistry has been also explored as polymerization tool of alkynic fatty acid derivatives. In addition, a bromine containing polyester derived from castor oil has been also prepared and its nucleophilic substitution with thiols, amines and carboxylic acids has been studied. Finally, the application of the new synthesized polymers as drug delivery carriers or antimicrobial coatings has been evaluated.