第五章绿色化学方法 第一节催化剂在化学反应中的作用 第二节绿色化学与催化 第三节高效无害催化剂的设计 第四节改变反应原料 第五节改变反应试剂 第六节改变反应溶剂 第七节化学反应的过程监控和化工过程强化 参考文献
第五章 绿色化学方法 第一节 催化剂在化学反应中的作用 第二节 绿色化学与催化 第三节 高效无害催化剂的设计 第四节 改变反应原料 第五节 改变反应试剂 第六节 改变反应溶剂 第七节 化学反应的过程监控和化工过程强化 参考文献
第一节 催化剂在化学反应中的作用
第一节 催化剂在化学反应中的作用
典型催化反应的例子 反应编号 反应 催化剂温度 压力 物体产物 系 体系KMP相催化剂 作用 1/2N2 加快反 NH13KOAO、7234053 固应速率 3/2H2 相同反应物 不同俺化剂 CH PdCL-V CH;CHO a1/2O2 配合物5400103液不种 催化剂控制 化学物种 选择性 四大学化学学院 2002年7月26日
四川大学化学学院 2002年7月26日 3 典型催化反应的例子 反 应 编 号 反应 物体 系 产物 催化剂 体系 温度 /K 压力 /MP a 相 催化剂 作用 1 1/2N2 ＋ 3/2H2 NH3 FeK2O/Al2O3 723 40.53 气 固 加快反 应速率 2 a C2H4 ＋ 1/2O2 CH3CHO PdCl2 -V 配合物 540 0.1013 液 相同反应物, 不同催化剂 作用下获得 不同产物。 催化剂控制 化学物种的 选择性
2C,H4+ b1/2O2 HoAG/A2O35200.1013 固 2 C,H 2C0 c+3022Ho 2001013 固 O,过氧420 C3H [C,HgIn 202.6 相同反应物, 化物 450 不同催化剂 作用下得到 T,O3. SiO, AlO3 420~ 不同立体规 nc,h ChAi or MO3 AlO3 450 31液整结构的 固物,催化剂 Ziegler- 控制了产物 nC,H6 (C,Hs,Nata3730103液的立体规整 催化剂 固 2-(6-甲 氧基2左旋二羟 定再不对称 4萘基丙 基苯丙氨 Ru手性 膦配合物 合成旋光异 烯酸+ naproxen 液构体 四大学化学学院 2002年7月26日
四川大学化学学院 2002 年 7 月26 日 4 2b C 2 H 4 ＋ 1/2O 2 C 2 H 4 O Ag/Al 2 O 3 520 0.1013 气固 2c C 2 H 4 ＋3O 2 2CO 2 ＋ 2H 2 O Ni 520 0.1013 气固 3a nC 3 H 6 [C 3 H 6 ] n O 2 过氧 化物 420~ 450 202.6 气 相同反应物 ， 不同催化剂 作用下得到 不同立体规 整结构的产 物，催化剂 控制了产物 的立体规整 结构 3b nC 3 H 6 [C 3 H 6 ] n Cr2 O 3·SiO 2·Al2 O 3 or MO 3·Al2 O 3 420~ 450 3.1 气液固 3c nC 3 H 6 [C 3 H 6 ] n Ziegler - Natta 催化剂 373 0.1013 气液固 4 2 -(6 - 甲 氧基 - 2 萘基 ) 丙 烯酸＋氢 左旋二羟 基苯丙氨 酸(Lnaproxen) Ru手性 膦配合物 气、液 定向不对称 合成旋光异 构体
C2H4 623~ 气、相同反应物, CH3 CH,OH a +HO 683 固相同催化剂 不同操作温 度下获得不 同产物。催 化剂与温度 CH CH,OH 0Al2O3523 固拉制化学物 种选择性 0.1013 6 CH4+ CO +H2NiALO 673~ 气体时 相同反应物, 空速率 相同催化剂, 1273 固 不同接触时 h 间下获得不 同产物。催 氧 化剂与接触 0.1013气 时间共国 6CH1+化碳NiAl2O3>673速率 体时空 学物选择 HO h 性 四大学化学学院 2002年7月26日
四川大学化学学院 2002年7月26日 5 5 a CH3CH2OH C2H4 ＋H2O Al2O3 623~ 683 气、 固 相同反应物， 相同催化剂、 不同操作温 度下获得不 同产物。催 化剂与温度 控制化学物 种选择性 5 b CH3CH2OH （C2H5）2O ＋H2O Al2O3 523 气、 固 6 a CH4＋ O2 CO ＋H2 Ni/Al2O3 673~ 1273 0.1013 气体时 空速率 ~105 h－1) 气、 固 相同反应物， 相同催化剂， 不同接触时 间下获得不 同产物。催 化剂与接触 时间共同控 制了产物化 学物种选择 性 6 b CH4＋ O2 二氧 化碳 ＋ H2O Ni/Al2O3 ＞673 0.1013气 体时空 速率 ~1000 h－1 气、 固
催化剂在化学反应中的作用 ■加快了化学反应由反应物转化为生成物 的速度 有选择性地加快多种热力学上可能进行 的反应中的其中一种反应,选择性地生 成某一特定目标产物,即催化剂可控制 反应产物化学物种的选择性 控制产物立体规整性的作用 四大学化学学院 2002年7月26日
四川大学化学学院 2002年7月26日 6 催化剂在化学反应中的作用 ◼ 加快了化学反应由反应物转化为生成物 的速度 ◼ 有选择性地加快多种热力学上可能进行 的反应中的其中一种反应，选择性地生 成某一特定目标产物，即催化剂可控制 反应产物化学物种的选择性 ◼ 控制产物立体规整性的作用
催化剂在化学反应中的作用 定向合成单一的旋光异构体 ■催化剂与反应条件共同作用,控制产物 的化学物种选择性 四大学化学学院 2002年7月26日
四川大学化学学院 2002年7月26日 7 催化剂在化学反应中的作用 ◼ 定向合成单一的旋光异构体 ◼ 催化剂与反应条件共同作用，控制产物 的化学物种选择性
催化剂被称为分子机器 在生命过程中,最需要高度 的选择性和原子经济性,在生物 体内进行的化学反应都是以酶作 为催化剂的。这些酶催化的反应 通常都是高度专一、高选择性和 原子经济的。因此,这种催化 剂被称为 四大学化学学院 2002年7月26日
四川大学化学学院 2002年7月26日 8 催化剂被称为分子机器 ◼ 在生命过程中，最需要高度 的选择性和原子经济性，在生物 体内进行的化学反应都是以酶作 为催化剂的。这些酶催化的反应 通常都是高度专一、高选择性和 原子经济的。因此，这种酶催化 剂被称为分子机器
催化剂被称为分子机器 近年来的研究发现,不仅酶 的功能像一台万无一失的机器, 我们常用的化学催化剂也具有这 种功能,其典型例子是环戊二烯 金属络合物用作烯烃聚合反应的 催化剂 四大学化学学院 2002年7月26日 9
四川大学化学学院 2002年7月26日 9 催化剂被称为分子机器 ◼ 近年来的研究发现，不仅酶 的功能像一台万无一失的机器， 我们常用的化学催化剂也具有这 种功能，其典型例子是环戊二烯 金属络合物用作烯烃聚合反应的 催化剂
乙烯聚合反应中链增长的顺位插入机理 er=natta 对聚合物的结构和性能对 R CH CL4Ti-CH2-> Cl4Ti-CH2CH2R H,C=CH CH CH ChoR R Cose等为钛原子设定了合理的配位结构和配 位原子间距,通过分子轨道法计算,提出了 continue 乙烯聚合反应中链增长的顺位插入机理 四大学化学学院 2002年7月26日 10
四川大学化学学院 2002年7月26日 10 Cl 4 Ti R CH2 CH2 Cl 4 Ti CH2 CH2 R Cl 4 Ti CH2 CH2 R H2 C CH2 Cl 4 Ti (CH2 CH2 ) 2 R Cl 4 Ti CH2 CH2 R ' 乙烯聚合反应中链增长的顺位插入机理 Ziegler-Natta催化剂 机理? 对聚合物的结构和性能难于调控。 Cossee等为钛原子设定了合理的配位结构和配 位原子间距，通过分子轨道法计算，提出了 乙烯聚合反应中链增长的顺位插入机理