Ciclo catalítico

En química , un ciclo catalítico es un mecanismo de reacción de múltiples 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 representarse como una secuencia de reacciones químicas en forma de bucle. En estos bucles, el paso inicial consiste en la unión de uno o más reactivos al catalizador, y el paso final es la liberación del producto y la regeneración del catalizador. Los artículos sobre el proceso de Monsanto , el proceso de Wacker y la reacción de Heck muestran ciclos catalíticos.

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

Los precatalizadores no son catalizadores, sino precursores de catalizadores. En el reactor, los precatalizadores se convierten en las especies catalíticas propiamente dichas. La distinción entre catalizadores y precatalizadores es un tema importante en la investigación en catálisis.

La conversión de un precatalizador en un catalizador se denomina a menudo activación del catalizador . Muchos haluros metálicos son precatalizadores para la polimerización de alquenos ; véanse el catalizador de Kaminsky y la catálisis de Ziegler-Natta . Los precatalizadores, por ejemplo, el tricloruro de titanio , se activan mediante compuestos organoaluminio , que actúan como activadores del catalizador . ^{[ 2 ]} Los óxidos metálicos se clasifican a menudo como catalizadores, pero en realidad son casi siempre precatalizadores . Entre sus aplicaciones se 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.

Con frecuencia, los ciclos catalíticos muestran la conversión de un precatalizador en catalizador.

A menudo, un catalizador de sacrificio forma parte del sistema de reacción con el propósito de regenerar el catalizador principal en cada ciclo. Como su nombre indica, este catalizador de sacrificio no se regenera y se consume irreversiblemente, por lo que no actúa como catalizador. Este compuesto de sacrificio también se conoce como catalizador estequiométrico cuando se añade en cantidades estequiométricas con respecto al reactivo principal . Generalmente, el catalizador principal es una molécula costosa y compleja, y se añade en cantidades mínimas. El catalizador estequiométrico, en cambio, debe ser económico y abundante. Los "catalizadores de sacrificio" se definen con mayor precisión por su función real en el ciclo catalítico, por ejemplo, como reductor.