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2025-05-10T14:11:23Z

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'''Atom Transfer Radical Polymerization''' ('''ATRP'''), deutsch '''radikalische Atomtransferpolymerisation''' ist eine besondere Form der [[Kontrollierte radikalische Polymerisation|Kontrollierten radikalischen Polymerisation]].

Sie zeichnet sich dadurch aus, dass die [[Konzentration (Chemie)|Konzentration]] freier Radikale durch Zusatz eines [[Übergangsmetalle|Übergangsmetall]][[Komplex (Chemie)|komplexes]] und in Kombination mit einem Atomtransferprozess mit einem [[Halogenkohlenwasserstoffe|Organohalogenid]] soweit erniedrigt wird, dass Kettenabbruchreaktionen, wie [[Kettenpolymerisation#Mechanismen|Disproportionierung oder Rekombination]], weitestgehend zurückgedrängt werden. Der [[Kinetik (Chemie)|kinetische]] Grund hierfür ist die Abhängigkeit der [[Kinetik (Chemie)|Reaktionsgeschwindigkeiten]] (sowohl Kettenwachstum als auch Abbruchsreaktionen) von der Konzentration aktiver Kettenenden. Für das Wachstum folgt sie dabei einem [[Geschwindigkeitsgesetz]] 1. Ordnung, für die rekombinativen Abbruchsreaktionen einem Gesetz 2. Ordnung. Somit ist die Reaktionsgeschwindigkeit der Abbruchreaktionen durch eine Erniedrigung der Kettenendenkonzentration (Prinzip aller Kontrollierten radikalischen Polymerisationen) stärker betroffen als die Reaktionsgeschwindigkeit des Kettenwachstums.

Dadurch können Polymere synthetisiert werden, die sich durch Kontrolle über die [[Molekülmasse]] und eine enge Verteilung der [[Molare Masse|molaren Masse]] auszeichnen.

Die ATRP wurde erstmals 1995 fast gleichzeitig von [[Mitsuo Sawamoto]] und [[Krzysztof Matyjaszewski]] entdeckt und unabhängig voneinander beschrieben.

== Reaktionsverlauf ==
Die Initiierung erfolgt durch die Umsetzung eines Alkylhalogenids R–X mit einem Metallkomplex MtnXnLm (Mt = Metallzentrum, n = positive Ladung des Metallzentrums (z. B. 2+) und Anzahl der Halogenide,X = Halogenid, L = Ligand, m = Anzahl der Liganden). Dabei entsteht das Radikal R•, bei dem Komplex erfolgt eine Oxidation des Metallatoms durch Anlagerung von X• (Ein-Elektronen-Oxidation).<ref name="MakroChem">Bernd Tieke: ''Makromolekulare Chemie'', 3. Auflage, Wiley-VCH, Weinheim, 2014, S. 82f.</ref>

:[[Datei:ATRP-Initiierung.svg|400px|class=skin-invert-image]]

Kettenstart durch das Initiatorradikal R• und Wachstum durch Addition eines [[Vinylgruppe|Vinyl]]-Monomers erfolgt wie bei konventionellen radikalischen Polymerisationen, R• und die wachsende Kette stehen jedoch im Gleichgewicht mit einer halogenierten, „schlafenden“ Form.

:[[Datei:ATRP-Wachstum.svg|800px|class=skin-invert-image]]

Als Initiatoren sind Verbindungen wie [[Tetrachlorkohlenstoff]], halogenierte [[Ester]], halogenierte [[Alkylbenzole]] und [[Sulfonylhalogenide]] geeignet. Die Metallkomplexe basieren beispielsweise auf [[Kupfer|Cu(I)]], [[Ruthenium|Ru(I)]] und [[Eisen|Fe(II)]]. Als Liganden werden unter anderen [[Triphenylphosphan]] (PPh3) und [[2,2′-Bipyridin]] (2,2'-bpy) eingesetzt. Beispiele sind die Komplexe CuCl/2,2'-bpy, RuCl2(PPh3)3 und FeCl2(PPh3)3. Als Monomere sind zahlreiche Vinyl-Verbindungen, wie [[Acrylnitril]], [[Acrylamid]], [[Methacrylamid]], [[Isopren]], [[2-Vinylpyridin]], [[Styrol]] und Derivate des Styrols geeignet. Die erhaltenen Molekulargewichte liegen je nach Reaktionsbedingungen zwischen 1000 und 150 000 g/mol und die [[Polydispersität]] liegt im Bereich von 1,1 bis 1,3.

== Siehe auch ==
* [[Nitroxid-vermittelte Polymerisation]] (NMP)
* [[RAFT-Polymerisation]]

== Literatur ==
* Sawamoto et al.: ''Macromolecules'' 28. 1995, S. 1721
* J. Wang, K. Matyjaszewski: ''Journal of the American Chemical Society'' 117. 1995, S. 5614–5615.

== Einzelnachweise ==
<references />

[[Kategorie:Polymerbildende Reaktion]]

Atom Transfer Radical Polymerization - Versionsgeschichte

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