Home  / Учебник ОБЩАЯ ХИМИЯ / Глава 5. Химические реакции / Катализ с участием координационно-ненасыщенных соединений

Катализ с участием координационно-ненасыщенных соединений

Активные частицы, поставляемые катализатором, могут образовывать промежуточное соединение  с молекулами  обоих исходных компонентов. В этом случае в качестве катализатора, как правило, используют координационно-ненасыщенное соединение (коненс). 

Общие закономерности каталитических процессов с участием коненсов можно рассмотреть  на примере гидрокарбонил кобальта, НСo(CO)_4.

Для того, чтобы проиллюстрировать механизм катализа, мы можем рассмотреть схему реакции гидроформилирования. Она отражена на рис.5.10  

Рис.5.10. Схема реакции гидроформилирования

В промежуточном соединении I  этилен[CH₂=CH₂] соединяется с коненсом HCo^ψ(CO)₃  донорно-акцепторной связью  с выделением энергии, образуя соединение II.  Вспомним, что донорно-акцепторная связь (ДАС) в 2 раза слабее, чем ковалентная и, следовательно, при ее образовании выделяется энергии 2 раза меньше, чем при образовании ковалентной связи. На следующей стадии донорно-акцепторная связь соединения II  в ходе электронной изомеризации превращается в ковалентную, также с выделением энергии и образованием коненса. Энергия, которая выделяется в результате изомеризации связей, может быть использована для разрыва ослабленных связей.

В комплексах I и II окись углерода (СО) связана с кобальтом  донорно-акцепторной связью. При образовании соединения  III вместо одной из этих донорно-акцепторных связей образуется две ковалентные связи также с выигрышем энергии и образованием конеса. Далее этот коненс образует  ДАC  с водородом - соединение IV, которое в результате изомеризации, превращается в конечные продукты, где   атомы водорода соединены с атомами углерода двумя ковалентными связями.

Таким образом, в результате изомеризации связи ослабляются, и выделившаяся энергия идет на разрыв этих ослабленных связей. Все стадии происходят с выделением энергии и образованием конесов, которые продолжают вести цепную коненсную реакцию.

Такая детализация помогает выяснить роль коненсов в катализе. Наличие вакантных мест у коненсов (с близкой энергией) делает возможным процесс электронной изомеризации, вызывая тем самым появление ионов и радикалов. Образование ассоциатов  ионов и радикалов с насыщенными молекулами (стадия II), за которым следует электронная изомеризация, ведет к образованию слабых связей, которые могут быть разрушены энергией, выделяющейся при связывании лиганда с коненсом (стадия IV).  

Подведем итог. Действие катализатора, направленное на ускорение химической реакции, состоит из нескольких слагаемых: 

Химические реакции >> 

Определение катализа >>

Образование промежуточных соединений >>

Кислотный и основной катализ >>

Химическая активация  >>

Катализ с участием координационно-ненасыщенных соединений

 Выводы. Глава химические реакции >>