Un complesso a geometria vincolata. Tali precatalizzatori sono utilizzati per la produzione di poliolefine come il polietilene e il polipropilene.

Catalisi acidaModifica

Il protone è un catalizzatore omogeneo pervasivo perché l’acqua è il solvente più comune. L’acqua forma protoni attraverso il processo di auto-ionizzazione dell’acqua. In un caso illustrativo, gli acidi accelerano (catalizzano) l’idrolisi degli esteri:

CH3CO2CH3 + H2O ⇌ CH3CO2H + CH3OH

A pH neutro, le soluzioni acquose della maggior parte degli esteri non si idrolizzano a velocità pratiche.

Catalisi dei metalli di transizioneModifica

Meccanismo di idrogenazione di un alchene catalizzato dal catalizzatore omogeneo di Wilkinson.

Idrogenazione e reazioni correlate

Una classe importante di trasformazioni riduttive sono le idrogenazioni. In questo processo, H2 viene aggiunto a substrati insaturi. Una metodologia correlata, l’idrogenazione di trasferimento, comporta il trasferimento di idrogeno da un substrato (il donatore di idrogeno) ad un altro (l’accettore di idrogeno). Reazioni correlate comportano “aggiunte HX” dove X = silile (idrosililazione) e CN (idrocianazione). La maggior parte delle idrogenazioni industriali su larga scala – margarina, ammoniaca, benzene-cicloesano – sono condotte con catalizzatori eterogenei. Le sintesi chimiche fini, tuttavia, spesso si basano su catalizzatori omogenei.

Carbonilazioni

L’idroformilazione, una forma prominente di carbonilazione, comporta l’aggiunta di H e “C(O)H” attraverso un doppio legame. Questo processo è condotto quasi esclusivamente con complessi solubili contenenti rodio e cobalto.

Una carbonilazione correlata è la conversione degli alcoli in acidi carbossilici. MeOH e CO reagiscono in presenza di catalizzatori omogenei per dare acido acetico, come praticato nel processo Monsanto e nei processi Cativa. Le reazioni correlate includono l’idrocarbossilazione e l’idroesterificazione.

Polimerizzazione e metatesi di alcheni

Un certo numero di poliolefine, per esempio polietilene e polipropilene, sono prodotti da etilene e propilene tramite la catalisi Ziegler-Natta. I catalizzatori eterogenei dominano, ma molti catalizzatori solubili sono impiegati specialmente per polimeri stereospecifici. La metatesi delle olefine è di solito catalizzata in modo eterogeneo nell’industria, ma le varianti omogenee sono preziose nella sintesi chimica fine.

Ossidazioni

I catalizzatori omogenei sono anche usati in una varietà di ossidazioni. Nel processo Wacker, l’acetaldeide è prodotta da etilene e ossigeno. Molti complessi non organometallici sono anche ampiamente utilizzati in catalisi, ad esempio per la produzione di acido tereftalico da xilene. Gli alcheni sono epossidati e diidrossilati da complessi metallici, come illustrato dal processo Halcon e dalla diidrossilazione Sharpless.

Enzimi (inclusi metalloenzimi)Edit

Gli enzimi sono catalizzatori omogenei che sono essenziali per la vita ma sono anche sfruttati per processi industriali. Un esempio ben studiato è l’anidrasi carbonica, che catalizza il rilascio di CO2 nei polmoni dal flusso sanguigno. Gli enzimi possiedono proprietà di catalizzatori sia omogenei che eterogenei. Come tali, sono solitamente considerati come una terza categoria separata di catalizzatori. L’acqua è un reagente comune nella catalisi enzimatica. Esteri e ammidi sono lenti da idrolizzare in acqua neutra, ma i tassi sono fortemente influenzati dai metalloenzimi, che possono essere visti come grandi complessi di coordinazione. L’acrilammide è preparato dall’idrolisi catalizzata da enzimi dell’acrilonitrile. La domanda statunitense di acrilammide era di 253.000.000 libbre (115.000.000 kg) nel 2007.