Un complejo de geometría restringida. Tales precatalizadores se utilizan para la producción de poliolefinas como el polietileno y el polipropileno.

Catálisis ácidaEditar

El protón es un catalizador homogéneo omnipresente porque el agua es el disolvente más común. El agua forma protones por el proceso de autoionización del agua. En un caso ilustrativo, los ácidos aceleran (catalizan) la hidrólisis de los ésteres:

CH3CO2CH3 + H2O ⇌ CH3CO2H + CH3OH

A pH neutro, las soluciones acuosas de la mayoría de los ésteres no se hidrolizan a tasas prácticas.

Catálisis de metales de transiciónEditar

Mecanismo para la hidrogenación de un alqueno catalizada por el catalizador homogéneo de Wilkinson.

Hidrogenación y reacciones relacionadas

Una clase prominente de transformaciones reductoras son las hidrogenaciones. En este proceso, se añade H2 a sustratos insaturados. Una metodología relacionada, la hidrogenación por transferencia, implica la transferencia de hidrógeno de un sustrato (el donante de hidrógeno) a otro (el aceptor de hidrógeno). Las reacciones relacionadas implican «adiciones HX», donde X = sililo (hidrosililación) y CN (hidrocianación). La mayoría de las hidrogenaciones industriales a gran escala – margerina, amoníaco, benceno a ciclohexano – se realizan con catalizadores heterogéneos. Las síntesis químicas finas, sin embargo, a menudo dependen de catalizadores homogéneos.

Carbonilaciones

La hidroformilación, una forma prominente de carbonilación, implica la adición de H y «C(O)H» a través de un doble enlace. Este proceso se realiza casi exclusivamente con complejos solubles que contienen rodio y cobalto.

Una carbonilación relacionada es la conversión de alcoholes en ácidos carboxílicos. El MeOH y el CO reaccionan en presencia de catalizadores homogéneos para dar ácido acético, como se practica en el proceso Monsanto y en los procesos Cativa. Las reacciones relacionadas incluyen la hidrocarboxilación y las hidroesterificaciones.

Polimerización y metátesis de alquenos

Una serie de poliolefinas, por ejemplo el polietileno y el polipropileno, se producen a partir del etileno y el propileno mediante la catálisis de Ziegler-Natta. Predominan los catalizadores heterogéneos, pero se emplean muchos catalizadores solubles, especialmente para polímeros estereoespecíficos. La metátesis de olefinas suele catalizarse de forma heterogénea en la industria, pero las variantes homogéneas son valiosas en la síntesis de química fina.

Oxidaciones

Los catalizadores homogéneos también se utilizan en una variedad de oxidaciones. En el proceso Wacker se produce acetaldehído a partir de etileno y oxígeno. Muchos complejos no organometálicos también se utilizan ampliamente en catálisis, por ejemplo, para la producción de ácido tereftálico a partir de xileno. Los alquenos son epoxidados y dihidroxilados por complejos metálicos, como se ilustra en el Proceso Halcón y en la dihidroxilación de Sharpless.

Enzimas (incluidas las metaloenzimas)Editar

Las enzimas son catalizadores homogéneos que son esenciales para la vida pero que también se aprovechan para procesos industriales. Un ejemplo bien estudiado es la anhidrasa carbónica, que cataliza la liberación de CO2 en los pulmones desde el torrente sanguíneo. Las enzimas poseen propiedades de catalizadores tanto homogéneos como heterogéneos. Por ello, suelen considerarse una tercera categoría de catalizadores. El agua es un reactivo común en la catálisis enzimática. Los ésteres y las amidas se hidrolizan con lentitud en agua neutra, pero las velocidades se ven fuertemente afectadas por las metaloenzimas, que pueden considerarse como grandes complejos de coordinación. La acrilamida se prepara mediante la hidrólisis catalizada por enzimas del acrilonitrilo. La demanda de acrilamida en EE.UU. fue de 253.000.000 libras (115.000.000 kg) en 2007.