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M. Mitterbauer:
"Synthesis of novel Si-based long wavelength photoinitiators for dental applications";
Betreuer/in(nen): R. Liska; Institut für Angewandte Synthesechemie, 2016; Abschlussprüfung: 25.01.2016.

Photopolymerisationen mittels sichtbaren Lichts finden ihre Anwendung heute in vielen modernen Einsatzgebieten, wie zum Beispiel beim Aushärten von Dentalfüllungen. Das derzeit für Photopolymerisationen von Acrylaten im sichtbaren Licht angewandte bimolekulare Photoinitiatorsystem Camphorchinon / Dimethylaminobenzoesäure-ethylester (CQ/DMAB) weist relativ limitierte Reaktivität auf. Andere effizientere spaltbare Photoinitiatoren, wie Bisacylphosphinoxide (BAPO) weisen hingegen eine Absorptionsbande auf, die nur in geringem Ausmaß mit der Emissionsbande von Dental-LEDs überlappt. Auch Diacylgerman-basierende Verbindungen wie Ivocerin mit einer zu längeren Wellenlängen verschobenen Absorption haben ihre Nachteile, wie die hohen Produktionskosten.
Da Photoinitiatoren auf Siliziumbasis ähnliche Absorptionseigenschaften wie Ge-basierte Verbindungen aufweisen könnten, sollte das Ziel dieser Arbeit die Synthese und Charakterisierung einer solchen Verbindung sein. Da die bekannten Acylsilan-Initiatoren vom Typ I oft geringe Stabilität aufweisen, sollten bezüglich dessen neue Konzepte getestet werden. Weiter wäre eine hohe Reaktivität wünschenswert, welche durch das Zurückdrängen der photoinduzierten Siloxycarben-Umlagerung (Brook-Umlagerung) erreicht werden soll.
Deshalb war die Synthese von Acylsilanen vorgesehen, bei welchen ein Sauerstoffatom direkt am Siliziumatom gebunden war. Zusätzlich resultierte die Strategie der Mehrfachsubstitution des Siliziumatoms mit aromatischen Acylgruppen in einer erfolgreichen Synthese eines Tetraacylsilans, das gute Reaktivität bei der Photopolymerisation von Acrylaten aufweisen konnte. Die Verbindung weist außerdem eine Absorptionsbande auf, die sehr gut mit der Emissionsbande von Dental-LEDs überlappt. Die Stabilität dieser Verbindung in wässrigen Lösungen ist jedoch verbesserungsbedürftig.

Visible light photopolymerization is widely used for modern applications, such as curing of dental filling materials. The currently used bimolecular photoinitiating system based on camphorquinone / dimethylamino benzoic acid ethyl ester (CQ/DMAB) shows quite limited reactivity. Other more efficient cleavable photoinitiators like bisacylphosphine oxides (BAPO) show an absorption band which does not overlap very well with the emission band of the applied dental LEDs. Also diacylgermane-based structures like Ivocerin with an absorption shifted to longer wavelengths revealed drawbacks relating to its high production costs.
Since Si-based photoinitators might have similar absorption properties as the Ge-based compounds, the synthesis and photochemical characterization of such a compound should be the target of this work. Due to the low stability of the existing acylsilane-based type I initiators novel concepts should show be explored. Furthermore, improved reactivity is desired, which should be achieved by repressing the photoinduced formation of a siloxycarbene, also known as Brook-rearrangement.
Therefore the synthesis of oxygen substituted acyl silanes was envisaged. Furthermore the strategy of multiple substitution at the silicon atom with aromatic acyl groups resulted in a successful synthesis of a tetraacylsilane, which showed good reactivity in photopolymerization of acrylates. Furthermore the absorption band overlaps very well with the emission band of dental LEDs. However its stability in aqueous media still leaves room for improvement.