Ciclo catalítico

En química , un ciclo catalítico es un mecanismo de reacción de varios pasos que involucra un catalizador . ^[1] El ciclo catalítico es el método principal para describir el papel de los catalizadores en bioquímica , química organometálica , química bioinorgánica , ciencia de los materiales , etc.

Dado que los catalizadores se regeneran, los ciclos catalíticos suelen escribirse como una secuencia de reacciones químicas en forma de bucle. En dichos bucles, el paso inicial implica la unión de uno o más reactivos por el catalizador, y el paso final es la liberación del producto y la regeneración del catalizador. Los artículos sobre el proceso Monsanto , el proceso Wacker y la reacción de Heck muestran ciclos catalíticos.

Un ciclo catalítico no es necesariamente un mecanismo de reacción completo. Por ejemplo, puede ser que se hayan detectado los intermediarios , pero no se sabe mediante qué mecanismos se producen las reacciones elementales reales .

Los precatalizadores no son catalizadores, sino precursores de catalizadores. Los precatalizadores se convierten en el reactor en la especie catalítica propiamente dicha. La identificación de catalizadores y precatalizadores es un tema importante en la investigación sobre catálisis.

La conversión de un precatalizador en un catalizador a menudo se denomina activación del catalizador . Muchos haluros metálicos son precatalizadores para la polimerización de alquenos , véase catalizador de Kaminsky y catálisis de Ziegler-Natta . Los precatalizadores, por ejemplo, el tricloruro de titanio , se activan mediante compuestos de organoaluminio , que funcionan como activadores del catalizador . ^[2] Los óxidos metálicos a menudo se clasifican como catalizadores, pero de hecho casi siempre son precatalizadores . Las aplicaciones incluyen la metátesis de olefinas y la hidrogenación . Los óxidos metálicos requieren algún reactivo activador, generalmente un agente reductor, para entrar en el ciclo catalítico.

A menudo, los ciclos catalíticos muestran la conversión de un precatalizador en un catalizador.

A menudo, un llamado catalizador de sacrificio también forma parte del sistema de reacción con el propósito de regenerar el catalizador verdadero en cada ciclo. Como su nombre lo indica, el catalizador de sacrificio no se regenera y se consume irreversiblemente, por lo que no es un catalizador en absoluto. Este compuesto de sacrificio también se conoce como catalizador estequiométrico cuando se agrega en cantidades estequiométricas en comparación con el reactivo principal . Por lo general, el catalizador verdadero es una molécula costosa y compleja y se agrega en cantidades lo más pequeñas posibles. El catalizador estequiométrico, por otro lado, debe ser barato y abundante. ^{[ cita requerida ]} Los "catalizadores de sacrificio" se denominan con mayor precisión por su papel real en el ciclo catalítico, por ejemplo, como reductor.