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2026-03-05T12:47:12Z

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'''Polypyrrol''' ([[Kurzzeichen (Kunststoff)|Abkürzung]] '''PPy''') ist eine [[Polymer|polymere]] [[chemische Verbindung]], die aus 2,5-verketteten [[Pyrrol]]-Einheiten besteht. Es gehört zur Klasse der [[Leitfähige Polymere|leitfähigen Polymere]]. Das über das gesamte Molekül ausgedehnte System von [[Konjugierte Doppelbindung|konjugierten Doppelbindungen]] in Verbindung mit einer „[[Dotierung#Organische Halbleiter|Dotierung]]“ mit einem [[Anion|negativ geladenen Gegenion]] ermöglicht die [[Elektrische Leitfähigkeit|Leitfähigkeit]]. Im oxidierten, leitfähigen Zustand werden die Ladungen der Defektelektronen in den konjugierten Ketten durch eingelagerte Anionen kompensiert.

[[Datei:Polypyrrol2.svg|mini|Strukturformel von Polypyrrol, mit [[p-Toluolsulfonsäure]] dotiert]]
[[Datei:Ppyklinge.jpg|mini|Rasierklinge mit Polypyrrol beschichtet]]

== Synthese ==
Polypyrrol wird durch [[Oxidation|oxidative]] [[Polymerisation]] von [[Pyrrol]] hergestellt. Bei der chemischen Präparation fällt es als unlöslicher, schwarzer Niederschlag aus. Ein geeignetes Oxidationsmittel ist [[Eisen(III)-chlorid]] (''FeCl<sub>3</sub>''). Wasser, [[Methanol]], [[Ethanol]], [[Acetonitril]] und andere polare Lösungsmittel können für die Synthese verwendet werden.<ref name="Machida">{{Literatur | Autor = S. Machida, S. Miyata, A. Techagumpuch | Titel = Chemical synthesis of highly electrically conductive polypyrrole | Sammelwerk = Synthetic Metals | Band = 31 | Nummer = 3| Datum = 1989-09 | Seiten = 311–318| DOI= 10.1016/0379-6779(89)90798-4}}</ref> Bei der elektrochemischen Polymerisation von Pyrrol scheidet sich Polypyrrol als schwarze, elektrisch leitfähige Schicht auf der [[Anode]] ab.
Um n Pyrroleinheiten zu verketten, werden idealerweise 2n-2 Elektronen entzogen. Das Polypyrrol wird während der Polymerisation wegen seines im Vergleich zum Pyrrol niedrigeren Oxidationspotentials ebenfalls oxidiert. Der Oxidationsgrad liegt in der Regel zwischen 0,25 und 0,4. Folglich trägt jede dritte bis vierte Monomereinheit in der Polymerkette eine positive Ladung.<ref name="Heinze">{{Literatur | Autor = Jürgen Heinze | Hrsg = [[Eberhard Steckhan]] | Titel = Electronically conducting polymers | Sammelwerk = Electrochemistry IV | Reihe= Topics in Current Chemistry|Band= Bd. 152|Verlag = Springer | Ort=Berlin/Heidelberg|Datum=1990| Seiten = 1–47| ISBN = 978-3-540-51461-9}}</ref> Zur Ladungskompensation werden deshalb während der Polymerbildung Anionen des [[Leitsalz]]es eingebaut.

== Reaktionsmechanismus ==
Pyrrol wird im ersten Reaktionsschritt zum [[Radikale (Chemie)|Radikal]][[kation]] oxidiert, das ein wesentliches Intermediat der oxidativen Polymerisation ist. Zwei Radikalkationen koppeln zum [[Dimer|dimeren]] Dikation. Möglicherweise werden bereits während dieser Dimerisierung simultan zwei Wasserstoffionen abgespalten.<ref name="Lowen">{{Literatur | Autor = Stephen V. Lowen, John D. Van Dyke | Titel = Mechanistic studies of the electrochemical polymerization of pyrrole: Deuterium isotope effects and radical trapping studies | Sammelwerk = Journal of Polymer Science Part A: Polymer Chemistry | Band = 28 | Nummer = 3| Datum = 1990-02 | Seiten = 451–464| DOI= 10.1002/pola.1990.080280301}}</ref> Da das Oxidationspotential des nun gebildeten Bipyrrols unter dem des Pyrrols liegt, wird es sofort zum Radikalkation oxidiert. Die Polymerisation setzt sich allerdings nur dann fort, wenn das Oxidationspotential ausreichend hoch bleibt, um weiteres Pyrrol zum Radikalkation zu oxidieren.

== Nebenreaktionen ==
Die Polymerisation des Pyrrols wird in einer wässrigen Elektrolytlösung mit pH-Puffer bei [[pH-Wert|pH]] 7 unterdrückt.<ref name="Qian">{{Literatur | Autor = Renyuan Qian, Yongfang Li, Baozhen Yan, Huiming Zhang | Titel = Electrochemical aspects of polypyrrole | Sammelwerk = Synthetic Metals | Band = 28 | Nummer = 1–2| Datum = 1989-01-30 | Seiten = 51–58| DOI= 10.1016/0379-6779(89)90498-0}}</ref> Folglich ist die Gegenwart von [[Oxonium|Wasserstoffionen]] bei der Polymerisationsreaktion entscheidend. Bei einem zu hohen pH-Wert deprotoniert das Stickstoffatom des Radikalkations. Das Radikal reagiert zu einem nicht leitfähigem Polymer. Die elektrochemische Polymerisation bei einem zu hohen pH-Wert ergibt dünne, isolierende Schichten. Bei sehr niedrigen pH-Werten reagiert Pyrrol zum 2,5-Bis(2-pyrrolyl)[[pyrrolidin]] (Pyrroltrimer). Durch diese Konkurrenzreaktion werden gesättigte Pyrrolidinringe eingebaut, die die Konjugation der Polymerketten unterbrechen und sich damit negativ auf die elektrische Leitfähigkeit des Polypyrrols auswirken.<ref name="Otero">{{Literatur | Autor = T. F. Otero, J. Rodríguez | Titel = Role of protons on the electrochemical polymerization of pyrrole from acetonitrile solutions | Sammelwerk = Journal of Electroanalytical Chemistry | Band = 379 | Nummer = 1–2| Datum = 1994-12-12 | Seiten = 513–516| DOI= 10.1016/0022-0728(94)87178-7}}</ref>

== Anwendung ==
Polypyrrol wird in der Sensortechnik, [[Solarzellen]]technik und [[Mikrobiologie]] verwendet. Durch spezielle Verfahren kann man selbst Enzyme auf der Polypyrroloberfläche [[Immobilisierung (Biotechnologie)|immobilisieren]].

== Einzelnachweise ==
<references />

[[Kategorie:Polymer]]
[[Kategorie:Polyen]]
[[Kategorie:Pyrrol]]
[[Kategorie:Pyrrolin]]
[[Kategorie:Organischer Halbleiter]]

Polypyrrol - Versionsgeschichte

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