Grundprinzip
Die anionische Polymerisation ist ein Polymerisations-Mechanismus, bei dem keine radikalischen Starter verwendet werden, sondern Anionen. Ein Problem bei der anionischen Polymerisation von Alkenen oder Alken-Derivaten ist die elektronenreiche C=C-Doppelbindung, welche die Addition eines negativen Anions selbstverständlich erschwert. Daher können nur bestimmte Alken-Derivate für die anionische Polymerisation eingesetzt werden. Gut geeignet sind Alken-Derivate, bei denen die Elektronendichte an der C=C-Doppelbindung durch Substituenten mit starkem -I-Effekt verringert wird. Ein bekanntes Beispiel für ein solches Alken-Derivat ist das Nitril der Methacrylsäure.
Addition von OH- an das Nitril des Acrylsäure-methylesters führt zu einem mesomeriestabilisierten Zwischenprodukt
Das Anion OH- greift den Methylester der Acrylsäure nucleophil an - trotz der C=C-Doppelbindung. Im rechten Teil der Abbildung sieht man, dass das entstandene Zwischenprodukt drei Grenzstrukturen hat. Die von dem Anion eingebrachte negative Ladung wird im Zwischenprodukt über mehrere Atome verteilt. Diese Delokalisierung der negativen Ladung erhöht die Stabilität des Zwischenprodukts und erleichtert dessen Bildung. Ein Ladungsschwerpunkt befindet sich an dem C-Atom in der Mitte (Strukturformel in der Mitte des Kastens). Aus dem Hydroxid-Ion und dem Cyan-Acrylsäuremethylester ist ein neues, größeres Anion entstanden, das nun das nächste Cyan-Acrylsäuremethylester-Molekül angreift:
Anlagerung des großen Anions an ein weiteres Monomer
Das große Anion greift nun nucleophil die C=C-Doppelbindung des nächsten Monomers an. Das "linke" C-Atom dieser C=C-Doppelbindung ist durch die COOH-Gruppe und die CN-Gruppe positiv polarisiert, so dass ein nucleophiler Angriff möglich ist. Im Grunde verhält sich dieses C-Atom ähnlich wie das C-Atom einer C=O-Gruppe bei der nucleophilen Addition.
Die Reaktion geht nun weiter. Das folgende Bild zeigt noch einmal alle bisher besprochenen Schritte sowie die Anlagerung des Dimer-Anions an ein drittes Monomer:
Anlagerung des Dimer-Anions an ein weiteres Monomer; Bildung eines Trimer-Anions. Klicken Sie auf das Bild für eine vergrößerte Darstellung.
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