酸碱催化作用
以酸或碱作催化剂的催化作用
酸碱催化作用,以酸或碱作催化剂的催化作用,适用于水合、脱水、水解、酯化、聚合、缩合、解聚以及烃类的裂解、异构化、歧化、烷基化等反应中。
特点
本质上是酸–碱反应,一些反应物分子与液体酸碱相接触,或与固体酸碱催化剂表面酸碱活性中心作用,会发生酸碱反应,形成活性中间络合物,然后再一步反应生成产物,并使催化剂复原。在催化剂上发生质子转移反应的称布伦斯惕酸碱催化,反应形成共价配键的称路易斯酸碱催化(见酸碱理论)。
具有给出质子或接受电子对性质的催化剂为酸(性)催化剂,具有接受质子或给出电子对性质的催化剂为碱(性)催化剂。酸碱催化反应的活性和选择性因催化剂酸碱性质(酸、碱中心的数量和酸碱强度)的不同而异。有些酸碱催化反应须在特定种类的酸碱中心上进行,并需要一定的酸碱强度范围。
酸碱催化广泛用于水合、脱水、水解、酯化、聚合、缩合、解聚以及烃类的裂解、异构化、歧化、烷基化等反应中。酸碱催化分为均相酸碱催化反应和多相酸碱催化反应。
均相酸碱催化反应 
反应物、产物和催化剂处于同一物相(多为液相)。主要有水解、水合、缩合、酯化、烷基化、重排等。如乙烯在硫酸催化作用下水合为乙醇;环氧氯丙烷在氢氧化钠催化作用下水解为甘油;苯和卤代烃在三氯化铝催化作用下烷基化为烷基苯等,是液相催化中最常见的催化作用。
多相酸碱催化反应 
催化剂为固体,反应物、产物为液体或气体。主要有烯烃聚合、催化裂化、烯烃和烷烃的异构化、缩合、加成、歧化等。如烷烃在稀土−Y分子筛和(或)硅酸铝催化剂上催化裂化为汽油和C3、C4气体,苯和乙烯在固体磷酸上烷基化为乙苯,丙烯在硫酸镍上低聚,烯烃在固体碱(碳酸钠或碳酸钾)催化作用下二聚等。有些反应既可被酸催化也可被碱催化,唯产物不完全相同。如芳烃和甲醇在酸催化下发生芳香环上的烷基化反应,而碱催化作用则使芳烃的侧链烷基化;又如在酸或碱催化作用下,烯烃可发生顺、反异构化和双键异构化反应,而仅在强酸催化作用下尚可发生骨架异构化反应。
酸–碱协同催化作用 
一个催化剂如同时含有一个酸性活性基团和一个碱性活性基团,即使它们的酸、碱强度是中等的,二者的协同作用也能产生很高的催化活性和特殊的选择性,这种催化作用称为酸–碱协同催化作用。如以硫酸为催化剂的1–丁烯异构化反应:硫酸的高催化活性就归因于酸–碱协同催化作用。
推荐书目
盖茨BC.催化过程的化学.徐晓,译.北京:化学工业出版社,1985. 田部浩三.新固体酸和碱及其催化作用.郑禄彬等,译.北京:化学工业出版社,1992.
参考资料
酸碱催化作用.中国大百科全书.
最新修订时间:2024-08-17 21:52
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