MetallocenKatalysatoren

MetallocenKatalysatoren sind organometallische Verbindungen, die typischerweise ein Übergangsmetallzentrum zwischen zwei cyclopentadienyl-Ringen (Cp) tragen. Die klassischen Vertreter sind bis(cyclopentadienyl)metallkomplexe, Cp2M, oft mit substituierten Cp-Ringen (z. B. indenyl oder fluorenyl) oder mit Brückenliganden. Sie gehören zur Gruppe der sogenannten Single-Site-Katalysatoren und finden vor allem in der Olefinpolymerisation Anwendung.

Ihre Struktur als definierte zentrale Aktivstelle führt zu einer engen Verteilung der Polymerketten und ermöglicht eine gezielte Steuerung von Mikrostruktur und Taktizität. MetallocenKatalysatoren zeigen hohe Aktivität bei Ethylen und Propylen und lassen sich durch geeignete Ligandenarchitektur auf Copolymerisation mit weiteren Monomeren abstimmen. Die Aktivierung erfolgt meist durch Cocatalysten wie MAO (Methylaluminoxan) oder nicht-koordinationsartige Anionen, wodurch ein kationisches Metallzentrum entsteht, das die Monomere koordiniert und insertiert.

Anwendungen umfassen vor allem die Polymerisation von Polyolefinen in der Industrie. Sie ermöglichen präzise Kontrolle von Molekulargewicht, Verzweigung und Comonomer-Verteilung. Typische Produkte sind Polyethylen mit definierten Eigenschaften (HDPE, LLDPE) sowie isotaktisches bzw. syndiotaktisches Polypropylen und deren Copolymere mit Alpha-Olefinen. Weiterentwicklungen umfassen konstituierte Geometrie-Katalysatoren (CGCs) und Post-Metallocene-Katalysatoren, die noch größere Steuerung von Morphologie und Polaritätsverträglichkeit erlauben.

Historisch gewannen MetallocenKatalysatoren in den 1990er Jahren durch kommerzielle Anwendungen an Bedeutung, da sie definierte aktive Zentren und verbesserte Prozesskontrollen bieten. Sie erfordern jedoch sorgfältige Handhabung, da Aktivatoren teuer sind und der Umgang mit Luft- und Feuchtigkeitsempfindlichkeit spezielle Einrichtungen verlangt.