Metallocenekatalysaattoreita

Metallocenekatalysaattoreita ovat metalloceneihin perustuvat homogeeniset katalyysijärjestelmät, joita käytetään erityisesti polyolefiinien polymerisaatiossa. Keskeinen rakenne on siirtymämetallin ympärillä kahden cyclopentadienyl-ligandin (Cp) muodostama sandwich-tyylinen kompleksi, yleisimmin Cp2MCl2 tai Cp2MX2 (M = Ti, Zr tai Hf). Näihin voi liittyä muita ligandeja ja halogeeniligoja, mutta perusrakenne antaa yhdenlaisia aktiivisia keskuksia.

Katalyytit aktivoituvat cocatalyytin avulla, kuten methylaluminoxane (MAO) tai boroniyhdisteet, jolloin syntyy aktiivisia M-alkyylilajeja ja mahdollistuu olefiinien additiopolymerisaatio. Aktivoinnin jälkeen polymerisaatio etenee tyypillisesti additioperiaatteella: uudet monomeerit lisätään M-alkyliketjuun ja ketjut pidentyvät.

Metallocenekatalysaattoreiden etuja ovat single-site-katalyysit, jotka tarjoavat tasaisen molekyylipainojakauman ja paremman kontrollin stereokemiasta sekä monomeerin jakautumisesta. Näiden ominaisuuksien ansiosta ne ovat olleet ratkaisevia polyeteenien ja polypropeenien tuotannossa sekä mahdollistaneet räätälöidyn polymerin suunnittelun.

Nykyään kehitetään sekä perinteisiä metalloceneja että post-metallocene-katalyyttejä, jotka käyttävät erilaisia ligandikuvioita ja aktivaattoreita laajemman sovellettavuuden saavuttamiseksi. Haasteiksi muodostuvat katalysaattoreiden herkkyys kosteudelle ja ilmalle sekä cocatalystien kustannukset, mutta ne ovat edelleen olennaisia modernissa polyolefiinien synteesissä.