Rajoitetun geometrian kompleksi. Tällaisia esikatalyyttejä käytetään polyolefiinien, kuten polyeteenin ja polypropyleenin, valmistukseen.

HappokatalyysiEdit

Protonit ovat yleisiä homogeenisia katalyyttejä, koska vesi on yleisin liuotin. Vesi muodostaa protoneja veden itseionisoitumisprosessin avulla. Havainnollistavassa tapauksessa hapot kiihdyttävät (katalysoivat) estereiden hydrolyysiä:

CH3CO2CH3 + H2O ⇌ CH3CO2H + CH3OH

Neutraalissa pH:ssa useimpien estereiden vesiliuokset eivät hydrolysoidu käytännöllisellä nopeudella. Tässä prosessissa H2 lisätään tyydyttymättömiin substraatteihin. Tähän liittyvässä menetelmässä, siirtohydrataatiossa, vetyä siirretään yhdestä substraatista (vedyn luovuttaja) toiseen (vetyakseptori). Tähän liittyvät reaktiot sisältävät ”HX-lisäyksiä”, joissa X = silyyli (hydrosilylointi) ja CN (hydrosyanaatio). Useimmat laajamittaiset teolliset hydratoinnit – margeriini, ammoniakki, bentseenin muuttaminen sykloheksaaniksi – tehdään heterogeenisilla katalyytteillä. Hienokemiallisissa synteeseissä käytetään kuitenkin usein homogeenisia katalyyttejä.

Karbonylaatiot

Hydroformylaatio, joka on merkittävä karbonylaation muoto, sisältää H:n ja ”C(O)H:n” lisäyksen kaksoissidoksen yli. Tämä prosessi suoritetaan lähes yksinomaan liukoisilla rodiumia ja kobolttia sisältävillä komplekseilla.

Seuraava karbonylaatio on alkoholien muuntaminen karboksyylihapoiksi. MeOH ja CO reagoivat homogeenisten katalyyttien läsnäollessa etikkahapoksi, kuten Monsanto-prosessissa ja Cativa-prosessissa. Samankaltaisia reaktioita ovat mm. hydrokarboksylaatio ja hydroesterifikaatiot.

Alkeenien polymerisaatio ja metateesi

Eteenistä ja propeenista valmistetaan Ziegler-Natta-katalyysin avulla useita polyolefiineja, esim. polyeteeniä ja polypropeenia. Heterogeeniset katalyytit ovat hallitsevia, mutta monia liukoisia katalyyttejä käytetään erityisesti stereospesifisten polymeerien valmistuksessa. Olefiinimetatoosi katalysoidaan teollisuudessa yleensä heterogeenisesti, mutta homogeeniset vaihtoehdot ovat arvokkaita hienokemiallisessa synteesissä.

Hapetukset

Homogeenisia katalyyttejä käytetään myös erilaisissa hapetuksissa. Wacker-prosessissa etyleenistä ja hapesta tuotetaan asetaldehydiä. Katalyysissä käytetään laajalti myös monia ei-orgaanisia komplekseja, esim. tereftaalihapon valmistukseen ksyleenistä. Alkeneja epoksidoidaan ja dihydroksyloidaan metallikompleksien avulla, kuten Halcon-prosessi ja Sharpless-dihydroksylaatio havainnollistavat.

Entsyymit (mukaan lukien metallientsyymit)Edit

Ensyymit ovat homogeenisia katalyyttejä, jotka ovat välttämättömiä elämälle, mutta joita valjastetaan myös teollisuusprosesseihin. Hyvin tutkittu esimerkki on hiilihappoanhydraasi, joka katalysoi hiilidioksidin vapautumista keuhkoihin verenkierrosta. Entsyymeillä on sekä homogeenisten että heterogeenisten katalyyttien ominaisuuksia. Sellaisina niitä pidetään yleensä kolmantena, erillisenä katalyyttien ryhmänä. Vesi on yleinen reagenssi entsymaattisessa katalyysissä. Esterit ja amidit hydrolysoituvat hitaasti neutraalissa vedessä, mutta nopeuteen vaikuttavat voimakkaasti metallientsyymit, joita voidaan pitää suurina koordinaatiokomplekseina. Akryyliamidia valmistetaan entsyymikatalysoimalla akryylinitriilin hydrolyysi. Akryyliamidin kysyntä Yhdysvalloissa oli 253 000 000 puntaa (115 000 000 kg) vuonna 2007.