Каталитический цикл
В химии каталитический цикл представляет собой многостадийный механизм реакции , в котором участвует катализатор . [1] Каталитический цикл — основной метод описания роли катализаторов в биохимии , металлоорганической химии , бионеорганической химии , материаловедении и др.
Поскольку катализаторы регенерируются, каталитические циклы обычно записывают как последовательность химических реакций в виде петли. В таких петлях начальный этап влечет за собой связывание одного или нескольких реагентов катализатором, а заключительный этап — это высвобождение продукта и регенерация катализатора. Статьи о процессе Монсанто , процессе Вакера и реакции Хека показывают каталитические циклы.
Каталитический цикл не обязательно представляет собой полный механизм реакции. Например, может быть так, что промежуточные соединения обнаружены, но неизвестно, по каким механизмам происходят настоящие элементарные реакции .
Прекатализаторы
[ редактировать ]Прекатализаторы не являются катализаторами, а являются предшественниками катализаторов. Прекатализаторы преобразуются в реакторе в настоящие каталитические частицы. Идентификация катализаторов и прекатализаторов является важной темой в исследованиях катализа.
Превращение предкатализатора в катализатор часто называют активацией катализатора . Многие галогениды металлов являются предкатализаторами полимеризации алкенов , см. Катализатор Каминского и Катализ Циглера-Натта . Предварительные катализаторы, например трихлорид титана , активируются алюминийорганическими соединениями , которые действуют как активаторы катализатора . [2] Оксиды металлов часто относят к катализаторам, но на самом деле почти всегда они являются предкатализаторами . Приложения включают олефинов метатезис и гидрирование . Оксидам металлов требуется некоторый активирующий реагент, обычно восстановитель, чтобы войти в каталитический цикл.
Часто каталитические циклы демонстрируют превращение предварительного катализатора в катализатор.
Жертвенные катализаторы
[ редактировать ]Часто так называемый жертвенный катализатор также является частью реакционной системы с целью регенерации настоящего катализатора в каждом цикле. Как следует из названия, жертвенный катализатор не регенерируется и необратимо расходуется, тем самым вообще не являясь катализатором. Это жертвенное соединение также известно как стехиометрический катализатор , если его добавлять в стехиометрических количествах по сравнению с основным реагентом . Обычно настоящий катализатор представляет собой дорогую и сложную молекулу, добавляемую в минимально возможных количествах. С другой стороны, стехиометрический катализатор должен быть дешевым и доступным. [ нужна ссылка ] «Жертвенные катализаторы» точнее называть по их фактической роли в каталитическом цикле, например, в качестве восстановителя.
Ссылки
[ редактировать ]- ^ Кинетика каталитических реакций 2005 М. Альберт Ваннис
- ^ Манфред Бохманн (2010). «Химия активации катализатора: случай катализаторов полимеризации группы 4». Металлоорганические соединения . 29 : 4711–4740. дои : 10.1021/om1004447 .