有机合成 催化ppt课件

3. 生物体内广泛存在的酶，是生物赖以生存 的一切化学反应的催化剂。酶的催化作用至 今还难在生物体外实现：效率高，选择性好， 反应条件温和。弄清楚这个自然界的催化过 程，不仅有利于了解自然奥秘，而且将大大 提高人类利用自然、改造自然的本领。若能 将固氮酶或别的模拟酶取代现在的合成氨催 化剂，将不知道使现合成氨工艺简单多少。 故今天对酶本身及对酶化学模拟的研究已成 为催化研究中一个非常有吸引力的领域。


由上述可知，随着实践的发展，人们对催化 剂及催化作用的认识是不断深入的。 事实上，目前的工业催化剂是指一种化学品 或生物物质或多种这些物质组成的复杂体系。 如酶、配合物（络合物），一种气体分子、 金属、金属氧化物、金属硫化物、复合氧化 物等固体表面上的若干分子、原子、原子簇 等等。它们在反应中所起的作用是化学方面 的。

时至今日，一个实际可用的催化剂的开发， 依然被认为是一种“技艺”，尚无完善的科 学原理可循。要解决科学地选择催化剂的问 题，需要弄清许多基本问题。如催化活性中 心是怎样形成的？它在反应过程中如何中变 化？等等。这类问题至今尚无明确答案，因 此催化理论也是当代科学中被广泛重视的课 题。


三、催化理论发展 1925年，泰勒，活性中心理论，并不是催 化剂的全部表面都有活性，而只有某些部 位，如催化剂晶体的边、角、晶面结构中 的缺陷等才具有活性。 1929年，巴兰金，几何对应原理：催化剂 晶体的结晶格子是催化活性中心，结晶格 子的结构和几何尺寸与反应分子的几何尺 寸必须相对应才能发生催化现象。
有机合成 催化
第一节

绪论
一、催化剂与催化作用 生物化学过程，酶 发酵方法酿酒、制醋 记载有“催化现象”的资料，却只可以追 溯到1597年由德国炼金术士A. Libavius （1540―1616）著的“Alchymia”一书


“催化作用”作为一个化学概念，则直至 1836年才由瑞典化学家J. J. Berzelius （1779―1848）在其著名的“二元学说” 基础上提出来，认为具有催化作用的物质， 除和一般元素和化合物一样，由电性相异 （正、负）的两部分组成（二元）之外，还 具有一种所谓的催化力。 在这之后，催化研究得到了广泛开展。

1960年Sohio开发成功磷钼铋氧系催化剂， 由丙烯氨氧化生产丙烯腈时，原有的三种丙 烯腈生产方法（环氧乙烷法、乙醛法、乙炔 法）都变得不再有生命力了，并且随着磷钼 铋氧系丙烯氨氧化生产丙烯腈催化剂的不断 改进及非磷系丙烯氨氧化生产丙烯腈催化剂 的成功开发，使该法日益成熟。


2. 能源化工和环境化工的兴起，为工业催化 提出了新课题和新和活动领域。 能源化工：目前能转化成燃料的碳源有以下 三类：原油及相关物质；煤炭；生物质。它 们的充分开发和利用有赖于催化剂。自然界 还存在有大量油砂和油页岩物质，因其粘度 高、挥发物含量低，硫、氮和各种重金属含 量高，用现有的加工工艺无法廉价地提取。 预计催化技术在将这类碳源转化为液体燃料 方面，必能发挥巨大作用。


1981年IUPAC又提出定义：催化剂是一种物 质，它能够加速反应的速率而不改变该反应 的标准Gibbs自由焓变化。这种作用称为催化 作用。近来在国内文献中，又出现如下的定 义：“催化是加速反应速度、控制反应方向 或产物构成，而不影响化学平衡的一类作用。 起这种作用的物质称为催化剂。” 这里不再说“催化剂”是“用量极少”的了。



1955年，巴兰金，能量对应原理，反应分子 与催化剂还必须有结合的能量条件。上述两 方面总括为Fasarcgurl的多位理论，活性中 心理论的一个发展。 1939年，柯巴捷夫，活性集团理论，催化剂 的活性中心是由催化剂表面上未形成结晶的 几个原子形成的。 鲍列斯柯夫等一直认为：固体的催化性质主 要决定于它的化学组成，而与其制备方法无 关。

1976年IUPAC（国际理论及应用化学协会） 公布的催化作用的定义是：“催化作用是一 种化学作用，是靠用量极少而本身不被消耗 的一种叫做催化剂的外加物质来加速化学反 应的现象”。并解释说，催化剂能使反应按 新的途径、通过一系列基元步骤进行，催化 剂是其中第一步的反应物、最后一步的产物， 亦即催化剂参与了反应，但经过一次化学循 环后又恢复到原来的组成。




光、电子、热及磁场等物理因素，虽有时也 能引发并加速化学反应，但所起的作用一般 也都不能称为催化作用（特殊的可称为电催 化或光催化作用等，有专门研究 ） 引发剂与催化剂也有区别，它虽可引发和加 速高分子的键反应，但在聚合反应中本身也 被消耗，并最终进入了聚合产物的组成中。 阻聚剂，而不适于叫负催化剂。 水和其他溶剂 ，溶剂效应——物理作用。



二、催化科学与技术的重要性 1. 催化技术的进展对石油、化学工业的变 革起着决定性的作用。 1923年，BASF公司以ZnO-Cr2O3为催化 剂开发成功高压法由合成气生产甲醇的工 艺 1970年代，ICI公司开发成功以Cu-ZnOAl2O3(Cr2O3)为催化剂的低压法合成气生 产甲醇的新工艺，很快又开发出中压法工 艺，使甲醇生产有很大提高。




环境保护：造成大气污染的三个主要领域， 都可通过催化技术加以控制： （1）对于污染大气的可燃性气体，采用催化 燃烧技术； （2）对于工业装置排放的NOX气体，可将其 催化还原为氮气； （3）对于各种车辆用燃料排放气的控制，目 前虽已提出很多种方法，如改用清洁燃料， 重新设计发动机等，采用催化燃烧技术也能 达到控制目的。
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1894年，德国化学家W. Ostwald （1853―1932）认为催化剂是一种可以改 变一个化学反应速度，而又不存在于产物中 的物质并於1902年定义催化作用为“加速反 应而不影响化学平衡的作用”。 近百年来，关于“催化剂及催化作用”有种 种不同的文字表述，例如，长期以来，文献 中多使用如下定义：“催化剂是一种能够改 变化学反应的速度，而它本身又不参与最终 产物的物质。催化剂的这种作用，叫做催化 作用。”