Een complex met beperkte geometrie. Dergelijke precatalysatoren worden gebruikt voor de productie van polyolefinen zoals polyetheen en polypropeen.

Zure katalyseEdit

Het proton is een alomtegenwoordige homogene katalysator omdat water het meest voorkomende oplosmiddel is. Water vormt protonen door het proces van zelfionisatie van water. In een illustratief geval versnellen (katalyseren) zuren de hydrolyse van esters:

CH3CO2CH3 + H2O ⇌ CH3CO2H + CH3OH

Bij neutrale pH hydrolyseren waterige oplossingen van de meeste esters niet in een praktisch tempo.

Transitiemetaal-katalyseEdit

Mechanisme voor de hydrogenering van een alkeen, gekatalyseerd door de homogene katalysator van Wilkinson.

Hydrogenering en verwante reacties

Een prominente klasse van reductieve omzettingen zijn hydrogeneringen. In dit proces wordt H2 toegevoegd aan onverzadigde substraten. Bij een verwante methode, transfer-hydrogenering, wordt waterstof van het ene substraat (de waterstofdonor) naar een ander substraat (de waterstofacceptor) overgebracht. Verwante reacties omvatten “HX-addities” waarbij X = silyl (hydrosilylering) en CN (hydrocyanering). De meeste grootschalige industriële hydrogeneringen – margerine, ammoniak, benzeen-naar-cyclohexaan – worden uitgevoerd met heterogene katalysatoren. Fijnchemische syntheses daarentegen berusten vaak op homogene katalysatoren.

Carbonyleringen

Hydroformylering, een prominente vorm van carbonylering, omvat de toevoeging van H en “C(O)H” over een dubbele binding. Dit proces wordt vrijwel uitsluitend uitgevoerd met oplosbare rhodium- en kobalthoudende complexen.

Een verwante carbonylering is de omzetting van alcoholen in carboxylzuren. MeOH en CO reageren in aanwezigheid van homogene katalysatoren tot azijnzuur, zoals wordt toegepast in het Monsanto- en het Cativa-proces. Verwante reacties zijn onder meer hydrocarboxylering en hydroesterificatie.

Polymerisatie en metathese van alkenen

Een aantal polyolefinen, b.v. polyethyleen en polypropyleen, wordt uit ethyleen en propyleen vervaardigd door Ziegler-Natta katalyse. Heterogene katalysatoren overheersen, maar veel oplosbare katalysatoren worden gebruikt, vooral voor stereospecifieke polymeren. Olefine metathese wordt gewoonlijk heterogeen gekatalyseerd in de industrie, maar homogene varianten zijn waardevol in fijnchemische syntheses.

Oxidaties

Homogene katalysatoren worden ook gebruikt in een verscheidenheid van oxidaties. In het Wacker-proces wordt acetaldehyde geproduceerd uit ethyleen en zuurstof. Veel niet-organometaalcomplexen worden ook veel gebruikt in de katalyse, b.v. voor de produktie van tereftaalzuur uit xyleen. Alkenen worden geëpoxideerd en gedihydroxyleerd door metaalcomplexen, zoals geïllustreerd door het Halcon-proces en de Sharpless-dihydroxylering.

Enzymen (met inbegrip van metalloenzymen)

Enzymen zijn homogene katalysatoren die essentieel zijn voor het leven, maar ook worden ingezet voor industriële processen. Een goed bestudeerd voorbeeld is koolzuuranhydrase, dat het vrijkomen van CO2 uit de bloedbaan in de longen katalyseert. Enzymen bezitten eigenschappen van zowel homogene als heterogene katalysatoren. Als zodanig worden zij gewoonlijk beschouwd als een derde, afzonderlijke categorie katalysatoren. Water is een veel voorkomend reagens in enzymatische katalyse. Esters en amiden hydrolyseren langzaam in neutraal water, maar de snelheid wordt sterk beïnvloed door metalloenzymen, die kunnen worden gezien als grote coördinatiecomplexen. Acrylamide wordt bereid door de enzymgekatalyseerde hydrolyse van acrylonitril. De Amerikaanse vraag naar acrylamide bedroeg 253.000.000 pond (115.000.000 kg) in 2007.