在化學 中,均相催化 (英語:Homogeneous catalysis ), 是溶液中可溶性催化劑的催化作用。 均相催化是指催化劑 與反應物 處於同一相 的反應,主要是在溶液 中。 相比之下,多相催化 描述了催化劑 和底物 處於不同相的過程,通常分別為固-氣相[ 1] 。 該術語幾乎專門用於描述溶液,並暗示有機金屬化合物 的催化作用。 均相催化是一項不斷發展的成熟技術。 一個說明性的主要應用是乙酸 的生產。 酶 是均相催化劑的例子[ 2] 。
例子
受約束的幾何復形。 這種預催化劑用於生產聚烯烴 ,如聚乙烯 和聚丙烯 [[ 3] 。
酸催化
質子 是一種普遍存在的均相催化劑[ 4] ,因為水是最常見的溶劑。 水通過水的自電離 過程形成質子 。 在一個說明性的例子中,酸 加速(催化)酯 的水解 :
CH3 CO2 CH3 + H2 O ⇌ CH3 CO2 H + CH3 OH
在中性 pH 值下,大多數酯的水溶液不會以實際速率水解。
過渡金屬催化
均相催化劑威爾金森催化劑 催化烯烴氫化的機制。
氫化及相關反應
一類突出的還原轉化是氫化 。 在此過程中,H2 添加到不飽和底物中。 一種相關的方法,轉移氫化 ,涉及將氫從一種底物(氫供體)轉移到另一種底物(氫受體)。 相關反應需要“HX 加成”,其中 X = 甲矽烷基(氫化矽烷化)和 CN(氫氰化)。 大多數大規模工業加氫——人造黃油、氨、苯制環己烷——都是使用非均相催化劑進行的。 然而,精細化學合成通常依賴於均相催化劑。
羰基化
氢甲酰化反应 是Carbonylation的一種主要形式,涉及在雙鍵上加成 H 和"C(O)H"。 這個過程幾乎完全是用可溶性含銠 和鈷 的絡合物進行的[ 5] 。
相關的羰基化是將醇 轉化為羧酸。 MeOH 和 CO 在均相催化劑存在下反應生成乙酸 ,如蒙山都法 和Cativa催化法 中所實踐的那樣。 相關反應包括加氫羧化(hydrocarboxylation)和加氫酯化(hydroesterifications)。
烯烴的聚合和複分解
許多聚烯烴,例如 聚乙烯和聚丙烯是由乙烯和丙烯透過齐格勒-纳塔催化剂 生產的。 非均相催化劑占主導地位,但許多可溶性催化劑特別適用於立體定向聚合物(stereospecific polymers)[ 6] 。 烯烃复分解反应 在工業中通常是非均相催化的,但均相變體在精細化學合成中很有價值[ 7] 。
酶(包括金屬酶)
酶 是均相催化劑,對生命至關重要,但也可用於工業過程。 一個經過充分研究的例子是碳酸酐酶 ,它催化二氧化碳 從血液中釋放到肺部。 酶具有均相的和多相 的催化劑的特性。 因此,它們通常被視為第三類獨立的催化劑。 水是酶催化中的常用試劑。 酯 和酰胺 在中性水中水解緩慢,但速率受金屬酶的顯著影響,金屬酶可視為大型配位絡合物。 丙烯酰胺 是通過酶 催化水解 丙烯腈 製備的[ 8] 。 截至 2007 年,美國對丙烯酰胺 的需求量為253,000,000英磅(115,000,000公斤)。
参见
參考資料
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外部連結