Abbruchreaktion

Abbruchreaktion bezeichnet in der Chemie den Abschluss einer Reaktionskette durch das Deaktivieren der aktiven Radikalzentren. In Radikalreaktionen, insbesondere in der freier-Radikal- oder Polymerisation, stoppt eine Abbruchreaktion die Fortsetzung der Reaktion und führt zu stabilen Endprodukten. Sie ist entscheidend für die Bestimmung von Struktur und Eigenschaften der Endprodukte, etwa der Molekulargewichte und der Polydispersität in Polymersynthesen.

Zu den zentralen Abbruchwegen gehören die Rekombination zweier Radikale zu einer einzigen Verbindung (Kombination) sowie die Disproportionierung, bei der ein Wasserstoff-Atom von einem Radikal auf das andere übertragen wird. Bei der Disproportionierung entstehen materiell zwei Produkte: eines mit gesättigten Enden und eines mit ungesättigten Enden. Weitere Abbruchwege können durch Kettenübertragung auf Monomer, Lösungsmittel oder andere Fremdstoffe erfolgen; diese Transferreaktionen beeinflussen ebenfalls die Reaktionskinetik und die Molekulargewichte, werden aber oft separat von klassischen Abbruchreaktionen betrachtet.

Oxygen ist ein besonders starker Inhibitor vieler Radikalprozesse, da Sauerstoffradikale aktiv Radikale stoppen und so die Polymerisation abrupt hemmen kann. Temperatur, Lösungsmittel, Konzentration der Radikale und Viskosität beeinflussen die Wahrscheinlichkeiten der Abbruchwege und damit den Verlauf der Reaktion.

In der Polymerchemie ist das Gleichgewicht zwischen Abbruch- und Fortsetzung (Propagation) maßgeblich für die Kontrolle der Materialeigenschaften. Abbruchreaktionen bestimmen, wie groß Polymerketten werden und wie homogen deren Endgruppen sind.