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Tutorial MenueHomogene KatalyseLerneinheit 1 von 12

Einführung in die homogene Katalyse

Grundbegriffe der Katalyse

Katalysator

Katalysatoren sind Verbindungen, die den Ablauf einer Reaktion beschleunigen, ohne dabei selbst verbraucht zu werden. Sie tauchen also in der Bruttoreaktion nicht auf, sind aber inhärente Bestandteile der Katalysecyclen. Sie sind im Allgemeinen sehr reaktiv und können in vielen Fällen nicht isoliert und unter Umständen nicht einmal direkt spektroskopisch nachgewiesen werden.

Präkatalysator

Präkatalysatoren sind Verbindungen, aus denen die Katalysatoren generiert werden. Sie sind im Allgemeinen so stabil, dass sie in Substanz isoliert werden können.

Cokatalysator

Ist zur Katalysatorgenerierung aus dem Präkatalysator eine weitere Komponente erforderlich, so heißt diese Cokatalysator. Der Cokatalysator alleine ist nicht katalytisch aktiv.

Promotor (Aktivator)

Zusätze zum Katalysator, die seine Wirksamkeit (Aktivität, Produktivität, Selektivität, ...) steigern, heißen Promotoren (Aktivatoren). Promotoren sind selbst nicht katalytisch aktiv.

Initiator, Inhibitor

Eine Reaktionsbeschleunigung kann auch durch Initiatoren erreicht werden. Im Unterschied zu Katalysatoren werden diese im Reaktionszyklus nicht zurückgebildet, sondern in der Startreaktion irreversibel verbraucht.

Stoffe mit gegenteiliger Wirkung heißen Inhibitoren; der Vorgang selbst wird auch als negative Katalyse bezeichnet.

Beispiele
  • Homogene Hydrierung von Olefinen mit dem Wilkinson-Komplex [RhCl(PPh3)3] (RhI; 16 Valenzelektronen, VE) als Präkatalysator, aus dem durch Ligandabspaltung, PPh3, der Katalysator [RhCl(PPh3)2] (RhI; 14 VE) gebildet wird.
  • Polymerisation von Ethen mit Metallocenkatalysatoren wie [ZrCl2Cp2]/MAO (MAO = Methylaluminoxan): Präkatalysator ist [ZrCl2Cp2]. Durch methylierende und Lewis-acide Wirkung des Cokatalysators (MAO) wird der Katalysatorkomplex [ZrMeCp2]+ generiert.
  • Carbonylierung von Methanol zu Essigsäure mit Rhodium(III)-halogeniden als Präkatalysatoren, aus denen durch Zusatz eines iodhaltigen Cokatalysators (MeI; HI/H2O) und CO der Katalysator [RhI2(CO)2]-/MeI gebildet wird. Kationen wie Li+, PR4+ und NR4+ stabilisieren den Katalysatorkomplex und entsprechende Salze wirken als Promotoren.
  • Radikalfänger wie aromatische Amine oder Phenole inhibieren Autoxidationsreaktionen.
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