Homogene Katalyse

Von einer homogenen Katalyse wird gesprochen, wenn bei einer chemischen Reaktion der Katalysator und die Edukte im selben Aggregatzustand vorliegen. Der Begriff findet in der technischen Chemie hauptsächlich seine Verwendung, um es von der heterogenen Katalyse zu unterscheiden. Im strengeren Sinne laufen auch säure-/basekatalysierten Reaktionen wie beispielsweise Veresterungen homogenkatalytisch ab.

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Häufig werden bei der homogenen Katalyse Übergangsmetalle verwendet. Dabei wird das zentrale Metallatom im Allgemeinen von Liganden komplexiert, wodurch der Katalysator einen wesentlichen Einfluss auf Selektivität und Umsatz (siehe Stöchiometrie) einer Reaktion haben kann.

Ein großtechnisches Beispiel dafür ist die Hydroformylierung von Propen zu n/iso-Butanal. Hier dient ein Rhodium-Triphenylphosphan-Komplex zur selektiven Umsetzung des Propens zum n-Butanal. Bei der Hydrocyanierung wird die Addition von HCN an ein Alken durch einen Nickelkomplex katalysiert.

Vorteile der homogenen Katalyse gegenüber der heterogenen Katalyse sind die oft weniger drastischen Reaktionsbedingungen (Druck und Temperatur) und die im Vergleich bessere Selektivität. Nachteilig ist jedoch die schwierige Abtrennung des Katalysators vom Reaktionsgemisch, da sich beide in der gleichen Phase befinden.

Um eine bessere Abtrennung zu erreichen, wird in manchen chemischen Prozessen der homogene Übergangsmetallkomplex durch den Einsatz von speziellen Liganden heterogenisiert. Im Ruhrchemie-Rhone-Poulenc-Verfahren wird durch ein Rhodium-Triphenylphosphantrisulfonat-Komplex (TPPTS) Propen zu n-Butanal hydroformyliert, Katalysator und Reaktanden liegen hierbei nicht in einer Phase vor.

Literatur

• Michael Röper: „Homogene Katalyse in der chemischen Industrie“. In: Chemie in unserer Zeit, Jg. 40, Heft 2, 2006, ISSN 0009-2851, S. 126-135.

Siehe auch

Autokatalyse, Katalyse, heterogene Katalyse, Katalysatorgift, Biokatalysator, Mehrphasenkatalyse, enantioselektive Katalyse