Механизмы с участием каталитически активных комплексов металлов

Предложено много гипотез, касающихся роли ионов металла в ферментативных реакциях. Не рассматривая эти гипотезы подробно, отметим основные общие положения 1) металл способствует связыванию субстрата с ферментом и входит в состав активного центра 2) комплекс металла с субстратом является фактически активированным субстратом и 3) образование комплекса между металлом и функциональными группами белка способствует поддержанию третичной структуры белка в конформации, необходимой для выполнения каталитической функции. Клотц [187], основываясь на данных об участии ионов металлов в связывании ииркдпн-2-азо-л-диметиланилина сывороточным альбумином быка, предположил, что для пептидаз, требующих наличия нона Мп(П) — слабого комплексообразователя, роль иона металла состоит не в связывании субстрата в основном состоянии. Он полагал, что один из возможных механизмов катализа включает стабилизацию промежуточного тетраэдрического соединения по следующему механизму [c.125]

Положение о том, что лишь один атом металла принимает участие в образовании я-частицы, не означает отсутствия влияния остальных атомов поверхности. Специфичность металла проявляется в сравнительной легкости образования с- и я-частиц, а его кристаллическая упаковка влияет на природу орбиталей, предоставляемых металлом для образования я-связей. По легкости формирования я-комплексов металлы УП1 группы располагаются в ряд Р(1 Р1 > N1 > КЬ [15]. По мнению Го, Руни и Кемболла [15], образованием и разложением промежуточных я-связанных металлорганических комплексов объясняется каталитическая активность переходных металлов во многих реакциях углеводородов гидрирования, дегидрирования, дейтерообмена, изомеризации, конфигурационной изомеризации и крекинга. Приведенные ниже примеры иллюстрируют распространившуюся тенденцию объяснять механизмы самых разнообразных реакций углеводородов с помощью я-комплексов. Учитывая сказанное выше, можно думать, что в случае бензола более энергетически выгодной, а следовательно, и более вероятной является модель XX. Руни [21] изображает гидрирование бензола как процесс [c.53]

К первому типу каталитических реакций в предыдущем разделе были отнесены реакции, катализируемые ионами водорода. Такой тип пуш-пульных механизмов, по-видимому, может проявляться и при образовании промежуточных комплексов с участием некоторых ферментов, которые не имеют простетических групп и строение активных центров которых обусловлено определенной последовательностью функциональных групп аминокислот пептидов белка. Ко второму типу реакций относились каталитические реакции нуклеофильного замещения у атома фосфора, катализируемые ионами металлов. Эти реакции, по-видимому, можно рассматривать как модель и прототипы реакций трансфосфорилирования — реакций, широко распространенных в живой природе. Как правило, подобные реакции протекают с участием ферментов, имеющих простетические группы, в состав которых обычно входят ионы двухвалентных металлов. [c.576]

Известно более 100 ферментов, активность к-рых определяется наличием в их структуре С. г. Хотя механизм участия С. г. в каталитич. реакциях выяснен не во всех случаях, однако установлено, что блокирование С. г. любым способом (окисление, алкилирование и т. д.) приводит к снижению или полной потере ферментативной активности. С. г. ферментов участвуют в образовании комплексов с субстратами, коферментами и каталитически активными ионами металлов. [c.551]

Подавляющее большинство реакций карбонилирования органических соединений протекает в присутствии катализаторов, которые можно разделить на три основные группы кислотные (минеральные кислоты, ВГз и его комплексы), основные (неорганические основания) и соединения переходных металлов. Из них наибольший теоретический и практический интерес представляет последняя группа катализаторов. Несмотря на огромный эмпирический материал, накопленный за последние 30—40 лет в области каталитического синтеза с участием окиси углерода, основной трудностью, встречающейся при разработке новых и усовершенствовании существующих процессов, является отсутствие надежных критериев подбора катализаторов реакции. Поэтому не ослабевает интерес исследователей к выяснению механизма реакции и природы каталитической активности соединений переходных металлов [1—3]. Наиболее подробно изучен механизм гидроформилирования олефинов в присутствии карбонилов металлов УП1 группы периодической системы. Карбонилирование других классов химических соединений исследовано менее детально. Однако имеющийся экспериментальный материал позволяет выявить общие закономерности реакции карбонилирования, понять химизм процесса и наметить направления поиска эффективных катализаторов. [c.131]

С участием свободных радикалов, адсорбированных на поверхности. Гейлорд и Марк [96] предложили механизм разматывания мономеров, координирующихся вокруг иона титана. Хотя все это и объясняет частично ориентацию хвост к хвосту мономера Hz = HR при его присоединении к растущему полимерному радикалу, однако трудно понять, каким образом вступающие HR-грунпы ориентируются к уже имеющейся в полимере HR-rpynne, если группы R не связаны определенным образом с центрами, адсорбирующими — СНа -группы в мономере и полимере. Уэлзманн [87] предложил схему, которая отчасти удовлетворяет этому требованию, постулировав образование водородной связи между метильным углеродом пропилена и ионами хлора поверхности катализатора с мономером, активированным на ионе титана, и полимером, удерживаемым алюминиевым комплексом. Очевидно, необходима по крайней мере какая-то трехцентровая конфигурация, чтобы мономер входил в полимер в такой ориентации, которая дает изотактическую структуру. Может оказаться, что эта конфигурация является свойством комплекса катализатор — сокатализатор или свойством одного или обоих этих компонентов, адсорбированных в определенном соотношении на поверхности, например, восстановленного кристалла галогенида металла. Как и для всех каталитически активных поверхностей, эта адсорбция должна быть не слишком прочной и обратимой. [c.438]

В 50—60-х годах в Советском Союзе, как и в других странах, был выполнен большой цикл работ по связи каталитической активности полупроводников и металлов с их электрическими свойствами. Весьма общей оказалась впервые открытая С. 3. Рогинским корреляция каталитической способности с электронной проводимостью было опровергнуто ошибочное, весьма распространенное представление об обязательном участии переходных элементов в составе окислительно-восстановительных катализаторов. Эти работы явились основанием для исследования электронного механизма катализа и для развития его теории. Гипотеза об участии электронных переходов между твердым катализатором и хемосорбированными молекулами в дифференцированном виде применялась как к катализу на металлах, так и к катализу на полупроводниках. Вторая гипотеза сводилась к участию в хемосорбции и катализе заряженных переходных комплексов. Она проверялась во многих экспериментальных работах. В ряде случаев была найдена линейная связь между энергией активации соответствующего процесса и работой выхода. [c.9]

Как указывалось в главе 1, 6, электронные переходы в комплексе но схеме (71) могут обеспечивать изменение конфигурации иона металла (например, Сг +—уСг +, т. е. d - d ), способствующее выгодной для реакции стабилизации энергии кристаллического поля. Однако изменение электронной конфигурации катиона при реакции не является необходимым условием каталитической активности и реакция На с Dg может протекать на таких окислах, как MgO и AI2O3, катион которых не изменяет своего валентного состояния. Некоторую корреляцию каталитической активности с расстоянием Ме — О в бинарном соединении (рис. 54, 6 также можно объяснить механизмом (71), т. е. двухточечной адсорбцией, хотя в целом вопрос о влиянии параметра решетки на реакции с участием водорода нельзя считать выясненным. [c.138]

Сущность рН-зависимостей и механизмы этих интересных реакций до конца еще не раскрыты. Повышенная каталитическая активность мягких металлов, например иона двухвалентной меди, которые обладают сильным сродством к азоту, позволяет предположить, что происходит образование хелатной связи с участием атома азота адениновой группы и возникает металлофосфатный комплекс с особой реакционной способностью. Что это взаимодействие с адениновым основанием действительно важно для катализа, свидетельствует тот факт, что гидролиз АТФ, катализируемый ионами двухвалентной меди, протекает примерно в 20 раз быстрее, чем гидролиз Y-фенилпронилтрифосфата, где такое взаимодействие исключено. Более жесткие металлы, например ионы магния или кальция, также катализируют [c.96]

Ион металла может также взаимодействовать с ферментом не по тому месту, по которому связывается лиганд. Это взаимодействие может вызывать изменение в свойствах каталитического центра (или центра связывания лиганда). В таких комплексах фермент играет роль мостика между лигандом и металлом (рис. 14.1, 1П). В противоположность комплексам с мостиковыми металлами или мостиковыми лигандами (разд. 1.2 и 1.3) в случае этих комплексов уделялось мало внимания механизмам с их участием, хотя многие эффекты иона металла могут быть объяснены образованием комплексов с мостиковым ферментом. Например, действие ионов одновалентных металлов на каталитические свойства многих ферментов обусловлено стабилизацией каталитически активного состояния путем образования комплекса с мостиковым ферментом [40—42] (было предложено также и другое объясне- [c.448]

Возможным предщественником высокосоверщенных механизмов, действующих в организмах, Кальвин считает систему ортофосфат — пирофосфат, содержащую железо. Гидролиз пирофосфатов вообще идет очень медленно и организмы постепенно развили системы катализаторов, ускоряющие этот процесс и обеспечивающие эффективное использование освобождающейся энергии. Участие ионов металлов в процессах окислительного фосфорилирования доказано. Переход ортофосфата двухвалентного железа в пирофосфат трехвалентного приводит к освобождению электрона, который присоединяется к кислороду при этом наблюдается сопряжение процессов окисления иона железа (процесса, идущего с выделением энергии) и превращения ортофосфата в пирофосфат (процесса, поглощающего энергию). По Кальвину, эффективность этого процесса увеличилась, когда железо вступило в соединение со специфически действующей органической молекулой. Организмы, содержащие такие эффективно действующие комплексы, имели больше щансов на выживание по сравнению с организмами, не располагавщими железом в каталитически активной форме [8]. [c.50]

TOB частичной гидрогенизации ароматических соединений, что приводит к выводу о возможности дублетного механизма. В работе Хардевельда и Хартога [208], представленной на IV Конгрессе по катализу, вообще принято, что адсорбированный бензол связан с одним атомом никеля, по-видимому, с образованием на поверхности соединения типа я-комплекса. Такая точка зрения согласуется с данными о незатрудненном характере гидрогенизации бензола. С другой стороны, реакции с участием линейных молекул, например, парафиновых углеводородов, примером которых может служить гидрогенолиз этана, изученный в работах Зинфельта и сотр. [188—197], относятся к затрудненным. Подробный анализ литературных данных, приведенных в табл. 11, в свете классификации, предложенной Бударом, содержится в упомянутой выще работе Шлоссера [221]. Несмотря на то, что на данном этапе невозможно найти исчерпывающие объяснения всем известным фактам и тем более предсказать зависимость или независимость удельной активности катализаторов на носителях от размера частиц и природы носителя в различных типах реакций, рассмотренный подход, опирающийся на анализ конформаций реагирующих молекул и геометрии предполагаемых активных центров, представляется значительно более продуктивным по сравнению с рассмотренными выще электронными представлениями о влиянии носителя на свойства металла. На основании всего сказанного очевидно, что задачи экспериментаторов в настоящее время заключаются в сопоставлении каталитической активности (желательно в нескольких типах реакций) со средним размером частиц, а предпочтительнее с распределением частиц по размерам. Обсуждение этих задач является необходимым условием дальнейшего прогресса в области понимания природы каталитического действия металлов на носителях. [c.74]

Исследование каталитических свойств соединений, содержащих непереходные металлы, в том числе и катионных форм цеолитов, в реакциях окислительно-восстановительного типа было важным и актуальным с теоретической и практической точек зрения. Как уже было сказано выше, катализаторами этого класса реакций могут быть металлы или соединения металлов с незаполненной с/юболочкой. Согласно современным представлениям, механизм действия таких катализаторов включает образование промежуточных комплексов молекул реагентов с активными центрами на поверхности катализатора с участием с/юрбиталей атомов переходных металлов. [c.7]