均相催化

    均相催化 : 催化 剂与反应物处于均匀的相同的气相或液相状 态,以及能均匀溶解在反应体系中进行催化 作用的过程,称为均相催化过程。这类催化 剂称为均相催化剂。催化剂与反应物均为气 相时,称为气相均相催化反应; 催化剂和反 应物均为液相时则称为液相均相催化反应。 主要的均相催化剂有以下几种。
(1) 液态或可溶于反应系统的均相酸碱 催化;
(2) 可溶性有机金属络合物的均相络合 催化;
(3) 可溶性金属盐;
(4)酶;
(5) 气体分子催化;
(6) 相转移催化剂等特殊物质。自由基 反应的引发剂,如有机过氧化物,偶氮双异 丁腈(AIBN)等,严格地讲,它们并不是催化 剂,但常常包含在均相催化剂中。
均相催化过程的特点是催化剂分子、盐 或离子与反应分子之间的反应是连续的,并 且每一基元反应均可以用统一的化学计量式 表示。这与多相催化过程有很大差异。多相 催化反应活性中心是在固体催化剂表面上的 某些结构特殊点,这些点是不均匀的,所起 的催化作用也存在有很大差别。因此,均相 催化反应比多相催化反应容易分离和鉴定中 间体,有利于深入了解反应机理,改进催化 剂。尤其是对于位置有择反应和气体有择反 应,可以按照研究者的意图改善催化剂。 Wilkinson络合物——RhCl (pph₃)₃,用于烯 烃催化加氢是一典型的均相催化过程。其反 应历程如图所示。
由下图可见,均相催化反应是分子间的 反应。根据不同反应物分别研究改进催化剂 配位体L,就可以设计出具有高选择性的催 化剂。在Wilkinson络合物等均相催化剂中 使用不对称原子的配位体,就可以进行不对 称催化合成。
均相催化剂在研究和使用上有以下 特点。
(1) 不存在固体表面的问题,对作为活 性中心的过渡金属,特定活性高,选择性 较好。
(2) 因为均相催化剂是按化学计量反应而制备的,所以制备重复性好。

图 用Wilkinson络合物作催化剂进行乙烯加氢的反应历程

(3) 分子结构均一性强,较容易深入 研究。
(4) 反应物与催化剂分离难度大。