Предлагаемая вниманию читателя книга является второй попыткой изложить принципы и современные достижения катализа в органической химии в рамках методического учебного пособия. Первым учебником по катализу во всей мировой практике стала книга проф. Б. Н. Долгова «Катализ в органической химии» (Л., 1952), переизданная в 1959 г.
Автор настоящего учебного пособия не стремился написать систематический курс катализа, желательный для подготовки специалистов по катализу, и принятый в пособии порядок изложения материала скорее всего напоминает избранные главы. Такой порядок позволяет химику любого профиля уяснить стратегические направления в современном развитии катализа и при необходимости использовать полученные сведения в конкретной ситуации в области химии, химической технологии, биохимии, медицины.
По своей сущности катализ — явление физико-химическое, тесно связанное с учением о скоростях и механизме химических реакций. Однако практическое значение каталитического метода росло так быстро, что его. разработкой стали заниматься и специалисты органического синтеза, химической технологии и биохимии. Возникло такое положение, когда теория катализа в значительной мере создавалась физикохимиками, физиками, а в практическом использовании каталитических методов были заинтересованы главным образом химики-органики. За последние десятилетия были развиты идеи об активированном каталитическом комплексе, о структуре активных центров на поверхности катализатора, о стереохимии сопряженных фермен-товых систем, энергетическом и геометрическом соответствии реагирующих молекул и катализатора, об электронных перемещениях при осуществлении каталитического акта. В различной степени эти идеи способствовали разработке теории катализа и решению важнейшей проблемы катализа — научного подбора катализатора для осуществления любой термодинамически возможной химической реакции.
В это же время бурно развивался промышленный катализ.
Применение катализаторов стало необходимостью в нефтехимической, химической промышленности, в производстве синтетических материалов, полимеров, смазочных веществ, растворителей, искусственного каучука. Наметилось широкое использование ферментов и их аналогов в промышленном органическом синтезе.
Столь быстрое внедрение катализа в производство потребовало совершенствования технологических систем, быстрого переноса результатов лабораторных исследований в промышленный цех. Очевидно, что эффективность работы каждого высококвалифицированного специалиста-химика на том или ином участке научно-производственной цепи теперь зависит от того, насколько четко он представляет возможности и перспективы всего научно-промышленного комплекса в целом.
Химик-органик должен знать и физико-химические основы каталитического действия, и классификацию катализаторов и каталитических процессов, и перспективы развития катализа с теоретической и практической точек зрения. Вместе с тем профессиональная подготовка специалиста по органической химии несколько отличается от подготовки специалиста по физической химии или химической технологии. Именно поэтому изложение материала в настоящем пособии предполагает наличие у читателя запаса лишь необходимых сведений по физической химии и химической технологии.
Раздел пособия, касающийся ферментативного катализа, почти неизвестного, к сожалению, для выпускников химических вузов, содержит только основные положения и особенности этого вида катализа.
Небольшой материал об эволюционном катализе мы считаем особенно важным, поскольку он_ формирует взгляд молодого исследователя в будущее, учит построению обобщающих гипотез с учетом современных достижений в фундаментальных науках.
Где это было возможно, мы старались подчеркнуть связь уже известных химику-органику понятий, механизмов реакций, примеров практического применения органических соединений с каталитическими явлениями, используя общие законы химии, физики, биологии.
Автор глубоко благодарен рецензентам книги чл.-кор. АН СССР проф. А. А. Петрову и сотрудникам Ленинградского Технологического института им. Ленсовета, проф. В. Т. Жарову за внимательный доброжелательный разбор рукописи и ценные указания, проф. К. А. Оглоблину, доц. Л. М. Зубрицкому, доц. А. А. Пендину за тщательный просмотр рукописи и важные замечания.
Автор выражает искреннюю признательность другу и жене Н. П. Усачевой за повседневную поддержку и неоценимую помощь в подготовке рукописи к печати.
ОГЛАВЛЕНИЕ
Лредисловие............ 3
'лава I. Типы катализа. Общие принципы катализа. Моделирование
каталитического действия ........ 5
§ 1. Три области катализа ........ —
§ 2. Электронная природа катализа. Квантовохимические модели
в гетерогенном катализе........ 6
§ 3. Термодинамическое и кинетическое толкование каталитических реакций.......... 17
§ 4. Конструирование кинетических моделей реакций в гетерогенном катализе ......... 20
§ 5. Классификация гомогенных каталитических реакций . . 31 f § 6. Моделирование в ферментативном катализе . . .38
Г л а в а II. Теории катализа ........ 47
| § 1. Общая теория промежуточных комплексов в гомогенном ка-
'• тализе........... 48
f § 2. Основные положения и сущность мультиплстной теории в ге-
; терогенпом и ферментативном катализе ..... 62
; § 3. Теория ансамблей ..... .... 71
§ 4. Электронная теория катализа ...... .75
Глава III. Катализ в промышленности ....... 89
§ 1. Каталитический крекинг........ —
§ 2. Каталитический риформинг ....... 68
§ 3. Синтез искусственного топлива из окиси углерода и водорода ............ 104
§ 4. Металлокомплсксные катализаторы в реакциях гпдроформи-
лирования............108
§ 5. Катализаторы Циглера — Натта...... 120
§ 6. Реакции каталитического окисления . . - . . 123
§ 7. Каталитическое гидрирование и дегидрирование . . . 130
"лава IV. Ферментативный катализ .... ... 135
§ 1. Основные понятия......... —
§ 2. Причины специфичности действия ферментов .... 137
§ 3. Кооперативная природа действия ферментов .... 142
§ 4. Пространственное и энергетическое соответствие в ферментативном катализе ......... 151
§ 5. Кинетический и оптический методы исследования ферментативного катализа .........154
§ 6. Выделение ферментов из природных источников. Иммобилизация ферментов . . . . . . . .160
§ 7. Перспективы применения ферментов в народном хозяйстве 167
§ 8. Использование ферментов в органическом синтезе . . 172
Заключение............. '77
Рекомендуемая литература . . , . . , , , . ,184
Цена: 100руб.
