Гомогенно-каталитические реакции

Лист регистрации изменений

Номер измене­ния	Номера листов	Основание для внесения изменений	Подпись	Расшифровка подписи	Дата	Дата введения изменения
заменен­ных	новых	аннулиро­ванных

Гомогенно-каталитическими обычно являются жидкофазные реакции, протекающие в присутствии гомогенных катализаторов. При этом реагенты и катализатор могут находиться полностью в растворе или же поступать в него из другой (газовой или жидкой) фазы.

Существуют три основных типа гомогенных катализаторов:

1) нуклеофильные;

2) кислотно-основные и электрофильные;

3) металлокомплексные.

Принцип действия любого типа катализатора состоит в образовании активного промежуточного комплекса, который превращается в продукты, а катализатор при этом регенерируется:

A + K X K + B + … (5.1)

Такой путь реакции ведет к ее ускорению благодаря снижению энергетического барьера по сравнению с некаталитическим процессом (рис. 5.1). В других случаях катализаторы способны вызывать реакции, вообще не протекающие в их отсутствие.

Эффективность катализаторов часто характеризуют так называемым числом оборотов катализатора, равным числу молекул реагентов, превращенных одной молекулой катализатора, в секунду. Для нуклеофильных катализаторов это число при 25 °С составляет 10^-7-10^-2 моль·моль^-1·с^-1, для металлокомплексных 1-10⁴ моль·моль^-1·с^-1, а для ферментов - 10²-10⁵ моль·моль^-1·с^-1.

При большой эффективности во многих процессах гомогенному катализу присущи и недостатки, из которых общими являются необходимость отделения (отмывки) катализатора от реакционной смеси, образование токсичных сточных вод и повышенный расход катализатора на единицу количества продукта. В некоторых случаях гомогенные катализаторы вызывают коррозию материалов; кроме того, учитывая их высокую стоимость, необходимо проводить регенерацию катализатора, что усложняет производство. В связи с этим намечается тенденция замены, где это возможно, гомогенных катализаторов на гетерогенные, а также их фиксации (иммобилизации) на твердых поверхностях или на полимерах. Тем не менее, гомогенный катализ продолжает играть важную роль в технологии органического синтеза, особенно при жидкофазном хлорировании, этерификации, алкилировании, окислении, оксосинтезе, конденсации карбонильных соединений и при других многотоннажных процессах. При возможности выбора гомогенных катализаторов руководствуются рядом требований, например, достаточно высокие активность и селективность, доступность и относительно низкая стоимость, пониженные коррозионная активность и воздействие на окружающую среду и т. д.

Дата добавления: 2014-01-07