В химии каталитический цикл — это многоступенчатый механизм реакции , в котором участвует катализатор . [1] Каталитический цикл — это основной метод описания роли катализаторов в биохимии , металлоорганической химии , бионеорганической химии , материаловедении и т. д.
Поскольку катализаторы регенерируются, каталитические циклы обычно записываются как последовательность химических реакций в форме петли. В таких петлях начальный шаг влечет за собой связывание одного или нескольких реагентов катализатором, а конечный шаг — высвобождение продукта и регенерация катализатора. Статьи о процессе Монсанто , процессе Вакера и реакции Хека показывают каталитические циклы.
Каталитический цикл не обязательно является полным механизмом реакции. Например, может быть, что промежуточные продукты были обнаружены, но неизвестно, по каким механизмам происходят фактические элементарные реакции .
Прекатализаторы не являются катализаторами, но являются предшественниками катализаторов. Прекатализаторы преобразуются в реакторе в фактические каталитические виды. Идентификация катализаторов против прекатализаторов является важной темой в исследованиях катализа.
Превращение прекатализатора в катализатор часто называют активацией катализатора . Многие галогениды металлов являются прекатализаторами для полимеризации алкенов , см. Катализатор Камински и катализ Циглера-Натта . Прекатализаторы, например, трихлорид титана , активируются алюмоорганическими соединениями , которые действуют как активаторы катализатора . [2] Оксиды металлов часто классифицируются как катализаторы, но на самом деле почти всегда являются прекатализаторами . Применения включают метатезис олефинов и гидрирование . Оксидам металлов требуется некоторый активирующий реагент, обычно восстановитель, для входа в каталитический цикл.
Часто каталитические циклы демонстрируют превращение прекатализатора в катализатор.
Часто так называемый жертвенный катализатор также является частью реакционной системы с целью регенерации истинного катализатора в каждом цикле. Как следует из названия, жертвенный катализатор не регенерируется и необратимо расходуется, таким образом, не являясь катализатором вообще. Это жертвенное соединение также известно как стехиометрический катализатор, когда добавляется в стехиометрических количествах по сравнению с основным реагентом . Обычно истинный катализатор представляет собой дорогую и сложную молекулу и добавляется в количествах как можно меньших. Стехиометрический катализатор, с другой стороны, должен быть дешевым и обильным. [ необходима цитата ] «Жертвенные катализаторы» точнее называть по их фактической роли в каталитическом цикле, например, как восстановитель.