Um complexo geométrico restrito. Tais pré-catalisadores são utilizados para a produção de poliolefinas como o polietileno e o polipropileno.

Catálise ácidaEditar

Principal artigo: catálise ácida

O próton é um catalisador homogéneo e difundido porque a água é o solvente mais comum. A água forma prótons através do processo de auto-ionização da água. Num caso ilustrativo, os ácidos aceleram (catalisam) a hidrólise dos ésteres:

CH3CO2CH3 + H2O ⇌ CH3CO2H + CH3OH

Em pH neutro, as soluções aquosas da maioria dos ésteres não hidrolisam a taxas práticas.

Transição metal-catáliseEditar

Mecanismo para a hidrogenação de um alqueno catalisado pelo catalisador homogéneo Wilkinson.

Hidrogenação e reacções relacionadas

Uma classe proeminente de transformações redutoras são as hidrogenações. Neste processo, H2 é adicionado a substratos insaturados. Uma metodologia relacionada, a hidrogenação de transferência, envolve por transferência de hidrogênio de um substrato (o doador de hidrogênio) para outro (o aceitador de hidrogênio). Reações relacionadas envolvem “adições de HX” onde X = silil (hidrosilação) e CN (hidrocianação). A maioria das hidrogenações industriais em larga escala – margerina, amônia, benzeno-ciclohexano – são conduzidas com catalisadores heterogêneos. As sínteses químicas finas, no entanto, muitas vezes dependem de catalisadores homogêneos.

Carbonilações

Hidrofilação, uma forma proeminente de carbonilação, envolve a adição de H e “C(O)H” através de uma dupla ligação. Este processo é conduzido quase exclusivamente com complexos solúveis contendo ródio e cobalto.

A carbonilação relacionada é a conversão de álcoois em ácidos carboxílicos. MeOH e CO reagem na presença de catalisadores homogêneos para dar ácido acético, como praticado no processo Monsanto e nos processos Cativa. Reações relacionadas incluem hidrocarboxilação e hidroesterificações.

Polimerização e metástese de alcenos

Um número de poliolefinas, por exemplo polietileno e polipropileno, são produzidas a partir de etileno e propileno por catálise Ziegler-Natta. Os catalisadores heterogêneos dominam, mas muitos catalisadores solúveis são empregados especialmente para polímeros estereoespecíficos. A metátese de olefinas é geralmente catalisada de forma heterogênea na indústria, mas variantes homogêneas são valiosas na síntese química fina.

Oxidações

Catalisadores homogêneos também são utilizados em uma variedade de oxidações. É o processo Wacker, o acetaldeído é produzido a partir de etileno e oxigênio. Muitos complexos não organometálicos também são amplamente utilizados em catálise, por exemplo, para a produção de ácido tereftálico a partir do xileno. Os alcenos são epoxidados e dihidroxilados por complexos metálicos, como ilustrado pelo Processo Halcon e pela dihidroxilação sem agudas.

Enzimas (incluindo metalloenzimas)Editar

Enzimas são catalisadores homogêneos que são essenciais para a vida, mas que também são aproveitados para processos industriais. Um exemplo bem estudado é a anidrase carbónica, que catalisa a libertação de CO2 para os pulmões a partir da corrente sanguínea. As enzimas possuem propriedades de catalisadores homogêneos e heterogêneos. Como tal, elas são geralmente consideradas como uma terceira categoria separada de catalisadores. A água é um reagente comum na catálise enzimática. Ésteres e amidas são lentos a hidrolisar em água neutra, mas as taxas são severamente afetadas por metalloenzimas, que podem ser vistas como grandes complexos de coordenação. A acrilamida é preparada pela hidrólise enzimática catalisada do acrilonitrilo. A demanda dos EUA por acrilamida era de 253.000.000 libras (115.000.000 kg) em 2007.