液相催化反应工程

催化反应工程中的关于液相催化

液相反应中的酸碱均相催化

催化反应工程中的关于液相催化

均相催化是催化剂与反应物同处于 一均匀物相中的催化作用。有液相和气 相均相催化。均相催化包括液态酸碱催 化剂，可溶性过渡金属化合物催化剂和 碘、一氧化氮等气态分子催化剂的催化。

均相催化剂的活性中心比较均一， 选择性较高，副反应较少，易于用光 谱、波谱、同位素示踪等方法来研究 催化剂的作用，反应动力学一般不复 杂。

催化反应工程中的关于液相催化

均相酸碱催化反应机理 设有一均相催化反应： A C P C:催化剂

催化反应历程可设为： A + C k1 k-1 M

k2

P + C

由稳态法：

dM k1[ A][ C ] k 1[ M ] k 2 [ M ] 0 dt

k1[ A][C ] [ M ] k [ A][C ] k 1 k2

k1k 2 rc k2 [ M ] [ A][C ] kc [ A][C ] k 1 k2

催化反应工程中的关于液相催化

均相催化中的酸、碱催化作用：酸、碱催化反应的应用 酸、碱催化反应是石油炼制、石油化工中重要的催化 反应.如烯烃水合、醇类脱水、烃类异构化、烷基化

、脱烷基化、烷基转化、裂化、聚合等反应，皆可用酸(少数用碱)催化之。 酸、碱的定义 Arrhenius的水—离子论; Brönsted的质子论 Lewis电子论；六十年代， Pearson又提出软硬酸、碱论.

催化反应工程中的关于液相催化

Arrhenius在研究电解质在水溶液中的表现时，曾对酸、 碱定义如下： 能在水溶液中给出质子(H+)的物质称为酸；能在 水溶液中给出羟离子 Brönsted [布朗斯特]提出质子论： 凡是能给出质子的物质称为酸, B酸；凡是能接受 质子的物质称为碱，B碱 Lewis(路易斯)根据电子理论，提出了电子论： 所谓酸，凡是电子对的受体；所谓碱，则是电子对的供 体。 Pearson又提出软硬酸、碱论： 硬亲硬，软亲软，软硬交界就不管。

催化反应工程中的关于液相催化

均相酸、碱催化作用实例：1,羧酸酯在酸催化下水解为羧酸和醇， 2, 芳烃在氯化铝作用下与卤代烃或烯烃 的烷基化反应, 3,质子酸催化乙醛缩合制丁醇醛反应， 4 ,含 - 氢的醛在稀碱作用下的羟醛缩合 反应等

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1,酸催化的均相反应a, 酸催化羧酸酯的水解反应

O R' C OR + H3O+ O (1) + H2Oslow

fast

O R' C (1) O C (II) O R' C

H+

OR+

+ H2O

R' H

C O+

O H

H Rslow

R'

OH2 + ROH + H3O+

(II)

+ H2O

OH

催化反应工程中的关于液相催化

b,二羧酸的水解反应

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c, L酸催化的例子 —— 氯化铝催化烯烃(丙烯)在 与苯烷基化反应

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d, Lewis酸催化剂------氯化锌催化尿素与甲醇合成碳酸二甲酯的均相催化

甲醇先在催化剂表面上发生解离吸附， 对于氯化锌催化剂:

由于Cl的强电负性,易于接受氢质子,也造成甲醇分子的O-H键强度的 变化，使甲醇发生解离吸附,形成甲氧基-OCH3-进攻氨基甲酸酯的羰 基碳。

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2,碱催化的均相反应a, B碱催化的的乙醛缩合制丁醇醛反应

CH3CHO + OH-

-

CH2CHO + H2O

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b, B碱催化丙酮

溴化反应 丙酮先与碱作用，生成烯醇负离子及碱的共 轭酸；碳负离子与溴生成产物：

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C,稀碱催化乙醛缩合反应

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3,酸、碱协同催化反应

催化反应工程中的关于液相催化

酸、碱催化反应特征：1, 酸、碱催化反应的先行步骤是催化剂和反应分子之间的 酸、碱反应。 2,如为B酸催化，首先由质子与基质分子 S作用生成SH+,后 者再转化为产物并放出H+. 3,若为B碱催化，催化剂先从基质中取得质子，然后中间物 再将质子吸收回去转化为产物，同时催化剂得以复元 . 4,如果是L酸催化，则催化剂先与反应物之一形成正碳离子 化物，后者再进攻另一反应分子，并转化为产物.

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