第一章 催化概论-.pdf

催化原理催化原理催化原理催化原理催化原理催化原理催化原理催化原理 主讲人 郝影娟主讲人 郝影娟 本本本本课程课程课程课程的的的的主要内容主要内容主要内容主要内容 第一章 催化概论 第二章 催化作用与催化剂 第三章 吸附作用与多相催化 第四章 各类催化剂及其催化作用 第五章 工业催化剂的制备与使用 第六章 工业催化剂的活性评价与 宏观物性的表征 主要参考书主要参考书主要参考书主要参考书主要参考书主要参考书主要参考书主要参考书 工业催化工业催化工业催化工业催化 黄仲涛黄仲涛黄仲涛黄仲涛 主编主编主编主编 化学工业出版社化学工业出版社化学工业出版社化学工业出版社 催化作用基础 第三版 催化作用基础 第三版 催化作用基础 第三版 催化作用基础 第三版 甑开吉等编甑开吉等编甑开吉等编甑开吉等编 著著著著 科学出版社科学出版社科学出版社科学出版社 2005 2005 2005 2005年年年年 分子筛与多孔材料化学分子筛与多孔材料化学分子筛与多孔材料化学分子筛与多孔材料化学 徐如人徐如人徐如人徐如人 等著等著等著等著 科学出版社科学出版社科学出版社科学出版社2004200420042004年年年年 固体催化剂研究方法 上 下册 固体催化剂研究方法 上 下册 固体催化剂研究方法 上 下册 固体催化剂研究方法 上 下册 辛勤辛勤辛勤辛勤 主编主编主编主编 科学出版社科学出版社科学出版社科学出版社2004200420042004年年年年 国外重要催化期刊国外重要催化期刊国外重要催化期刊国外重要催化期刊 Journal of CatalysisJournal of CatalysisJournal of CatalysisJournal of Catalysis Applied Catalysis A GeneralApplied Catalysis A GeneralApplied Catalysis A GeneralApplied Catalysis A General Applied Catalysis B EnvironmentalApplied Catalysis B EnvironmentalApplied Catalysis B EnvironmentalApplied Catalysis B Environmental CatalysisCatalysisCatalysisCatalysis Today Today Today Today Catalysis Communications Catalysis Communications Catalysis Communications Catalysis Communications Journal of Molecular Catalysis A Chemical Journal of Molecular Catalysis A Chemical Journal of Molecular Catalysis A Chemical Journal of Molecular Catalysis A Chemical Journal of Molecular Catalysis B Enzymatic Journal of Molecular Catalysis B Enzymatic Journal of Molecular Catalysis B Enzymatic Journal of Molecular Catalysis B Enzymatic Chinese Journal of CatalysisChinese Journal of CatalysisChinese Journal of CatalysisChinese Journal of Catalysis Microporous and Mesoporous MaterialsMicroporous and Mesoporous MaterialsMicroporous and Mesoporous MaterialsMicroporous and Mesoporous Materials Catalysis LettersCatalysis LettersCatalysis LettersCatalysis Letters including heterogeneous homogeneous and enzymatic catalysis Reaction Kinetics and Catalysis LettersReaction Kinetics and Catalysis LettersReaction Kinetics and Catalysis LettersReaction Kinetics and Catalysis Letters related to heterogeneous homogeneous reaction kinetics and catalysis Topics in CatalysisTopics in CatalysisTopics in CatalysisTopics in Catalysis the trends of the current research in catalysis 国内催化期刊国内催化期刊国内催化期刊国内催化期刊 催化学报催化学报 分子催化分子催化 工业催化工业催化 应用化学应用化学 化学反应与工程化学反应与工程 石油化工石油化工 甲烷是天然气的主要成分甲烷是天然气的主要成分 80 80 80 80 甲烷燃烧 甲烷燃烧 值高 燃烧过程洁净安全 是理想的气体燃料 甲值高 燃烧过程洁净安全 是理想的气体燃料 甲 烷分子中烷分子中C HC HC HC H比为比为1 41 41 41 4 远低于成品油 约为 远低于成品油 约为CHCHCHCH2 2 2 2 或煤 约为或煤 约为CHCHCHCH 所以从环境保护的角度看 每 所以从环境保护的角度看 每 产生一个产生一个COCOCOCO2 2 2 2 燃烧甲烷可获得更多的能量 燃烧甲烷可获得更多的能量 CHCHCHCH4 4 4 4 2O 2O 2O 2O2 2 2 2 CO CO CO CO2 2 2 2 2H 2H 2H 2H2 2 2 2O 1 1 O 1 1 O 1 1 O 1 1 点燃 1 1 实例分析 近二十年来 探明的天然气储量越来越大 可采近二十年来 探明的天然气储量越来越大 可采 年限年限 60 60 60 60年年 已超过日见匮乏的石油已超过日见匮乏的石油 44 44 44 44年年 但甲烷 但甲烷 分子安定 不易液化 远距离运输较困难 分子安定 不易液化 远距离运输较困难 甲烷又是温室气体之一 工业产生的甲烷废气都甲烷又是温室气体之一 工业产生的甲烷废气都 属限量排放之列 所以合理利用甲烷 无论是从补充属限量排放之列 所以合理利用甲烷 无论是从补充 石油储量不足还是从控制污染角度讲都有重要意义 石油储量不足还是从控制污染角度讲都有重要意义 而实现这样的目标 不管经过怎样的途径 催化都是而实现这样的目标 不管经过怎样的途径 催化都是 必不可少的 实际上 将甲烷转化为精细化学品和燃必不可少的 实际上 将甲烷转化为精细化学品和燃 料是当今多相催化领域的重大课题之一 料是当今多相催化领域的重大课题之一 1986 1986 1986 1986年年MobilMobilMobilMobil公司开发了甲烷制汽油的公司开发了甲烷制汽油的 工业路线 该路线采取三步走的方式先将甲工业路线 该路线采取三步走的方式先将甲 烷转化为烷转化为CO HCO HCO HCO H2 2 2 2 合成气 再转化为甲 合成气 再转化为甲 醇 然后由甲醇合成汽油醇 然后由甲醇合成汽油 CHCHCHCH4 4 4 4 H H H H2 2 2 2O CO 3HO CO 3HO CO 3HO CO 3H2 2 2 2 1 2 1 2 1 2 1 2 CO 2HCO 2HCO 2HCO 2H2 2 2 2 CH CH CH CH3 3 3 3OH OH OH OH 1 3 1 3 1 3 1 3 nCH nCH nCH nCH3 3 3 3OH OH OH OH C C C Cn n n nH H H H 2n 2 2n 2 2n 2 2n 2 nH nH nH nH2 2 2 2O O O O 1 4 1 4 1 4 1 4 催化剂 Ni 催化剂 分子筛催化剂 Sasol Sasol Sasol Sasol 南非 和 南非 和ShellShellShellShell公司选择的工业路线公司选择的工业路线 采取两步走的方式 其中第一步也是将甲烷采取两步走的方式 其中第一步也是将甲烷 经水汽重整转化为合成气 反应经水汽重整转化为合成气 反应1 21 21 21 2 然后 然后 由合成气直接合成汽油 即由合成气直接合成汽油 即 nCO 2n 1 HnCO 2n 1 HnCO 2n 1 HnCO 2n 1 H2 2 2 2 C C C Cn n n nH H H H 2n 2 2n 2 2n 2 2n 2 nH nH nH nH2 2 2 2O O O O 1 5 1 5 1 5 1 5 催化剂 Fe 各步的催化剂各不相同 各公司对 同一过程使用的催化剂也各不相同 这 对于催化科学来说 已是司空见惯的了 尽管建成的工厂塔楼交错 管线密布 但核心的东西只是一纸催化剂的配方 这样说象是在写小说 实际这是催化的 典型特征 所以 催化是一种知识 是 一种关于加快化学反应发生的 捷径 的知识 那么 为什麽就不能将甲烷直接转化为汽油而非那么 为什麽就不能将甲烷直接转化为汽油而非 要采取要采取 三步走三步走 或或 两步走两步走 的方式呢 这是因为甲烷的方式呢 这是因为甲烷 直接化合为直接化合为C C C C2 2 2 2以上烃类化合物的反应是热力学禁阻以上烃类化合物的反应是热力学禁阻 的 如的 如 2CH2CH2CH2CH4 4 4 4 C C C C2 2 2 2H H H H4 4 4 4 2H 2H 2H 2H2 2 2 2 G 39 7 kJ mol 1000K 1 6 G 39 7 kJ mol 1000K 1 6 G 39 7 kJ mol 1000K 1 6 G 39 7 kJ mol 1000K 1 6 2CH2CH2CH2CH4 4 4 4 C C C C2 2 2 2H H H H6 6 6 6 H H H H2 2 2 2 G 35 5 kJ mol 1000K 1 7 G 35 5 kJ mol 1000K 1 7 G 35 5 kJ mol 1000K 1 7 G 35 5 kJ mol 1000K 1 7 反应反应 1 2 1 2 1 2 1 2 常被称为水汽重整反应 它在低常被称为水汽重整反应 它在低 温下也是热力学禁阻的 温下也是热力学禁阻的 400K400K400K400K时该反应时该反应 G G G G 119 5 kJ mol119 5 kJ mol119 5 kJ mol119 5 kJ mol 而在 而在1000K1000K1000K1000K时时 G G G G 27 2 27 2 27 2 27 2 kJ molkJ molkJ molkJ mol 即较高温度有利于该反应的发生 即较高温度有利于该反应的发生 显然显然 催化不能改变化学反应热力学平衡催化不能改变化学反应热力学平衡 所以所以催化的典型特征之二是促使热力学可自发催化的典型特征之二是促使热力学可自发 发生的反应尽快发生 尽快达到化学平衡 发生的反应尽快发生 尽快达到化学平衡 表表1 1 1 1 一些甲烷转化反应的一些甲烷转化反应的 G G G G0 0 0 0 kJ molkJ molkJ molkJ mol 反应 400K 1000K 2CH4 C2H4 2H2 79 1 39 7 2CH4 C2H6 H2 36 0 35 6 2CH4 O2 C2H4 2 H2O 144 8 152 3 2CH4 O2 C2H6 H2O 58 6 60 7 CH4 Cl2 CH3Cl HCl 108 8 116 3 CH4 Br2 CH3Br HBr 35 1 43 1 CH4 I2 CH3I HI 52 3 37 7 CH4 1 2O2 CH3OH 106 3 75 3 CH4 O2 CH2O H2O 288 7 297 9 CH4 S CH3SH 26 8 32 6 CH4 CO CH3CHO 66 9 140 6 CH4 CO2 CH3COOH 80 3 148 5 CH4 CO 1 2O2 CH3COOH 167 4 41 8 CH4 H2O CO 3H2 119 7 27 2 T B Selower T B Selower T B Selower T B Selower Thermodynamic Properties of MethaneThermodynamic Properties of MethaneThermodynamic Properties of MethaneThermodynamic Properties of Methane Hemisphere Washington D C 1987 Hemisphere Washington D C 1987 Hemisphere Washington D C 1987 Hemisphere Washington D C 1987 表表2 2 2 2 一些合成气反应的一些合成气反应的 G G G G0 0 0 0 kJ molkJ molkJ molkJ mol 反应 300K 500K 700K CO 2H2 CH3OH 26 4 20 9 69 9 2CO 4H2 C2H5OH H2O 27 1 4CO 8H2 C4H9OH 3H2O 102 5 2CO CO2 C 119 6 83 8 47 9 CO 3H2 CH4 H2O 141 8 96 3 47 9 nCO 2nH2 CnH2nOH nH2O n 2 114 0 46 5 24 7 nCO 2n 1 H2 CnH2n 1OH nH2O n 2 214 9 122 2 24 6 C N Satterfield C N Satterfield C N Satterfield C N Satterfield Heterogeneous Catalysis in PracticeHeterogeneous Catalysis in PracticeHeterogeneous Catalysis in PracticeHeterogeneous Catalysis in Practice McGraw Hill Inc 1980 McGraw Hill Inc 1980 McGraw Hill Inc 1980 McGraw Hill Inc 1980 由表由表由表由表2 2 2 2可见 在可见 在可见 在可见 在500K500K500K500K以下时反应以下时反应以下时反应以下时反应 1 11 1 11 1 11 1 11 G0 100 kJ molG0 100 kJ molG0 100 kJ molG0 100 kJ mol 因而是一个较低温度下的自发过程 被称为甲烷化反应 因而是一个较低温度下的自发过程 被称为甲烷化反应 因而是一个较低温度下的自发过程 被称为甲烷化反应 因而是一个较低温度下的自发过程 被称为甲烷化反应 在消除微量在消除微量在消除微量在消除微量CO 5ppm CO 5ppm CO 5ppm CO 5ppm 方面已获得广泛应用 方面已获得广泛应用 方面已获得广泛应用 方面已获得广泛应用 三步法三步法 和和 两步法两步法 也能改为一步法 问题也能改为一步法 问题 在于要找到一个热力学可行的反应 同时要找到在于要找到一个热力学可行的反应 同时要找到 能实现该反应的催化剂 可选的思路很多 例如能实现该反应的催化剂 可选的思路很多 例如 甲烷部分氧化就很为研究者所注意 请与反应甲烷部分氧化就很为研究者所注意 请与反应 1 1 1 1 1 1 1 1 对比看以下三个反应 对比看以下三个反应 2CH 2CH 2CH 2CH4 4 4 4 O O O O2 2 2 2 C C C C2 2 2 2H H H H4 4 4 4 2H 2H 2H 2H2 2 2 2O 1 8 O 1 8 O 1 8 O 1 8 2CH 2CH 2CH 2CH4 4 4 4 O O O O2 2 2 2 2CH 2CH 2CH 2CH3 3 3 3OH 1 9 OH 1 9 OH 1 9 OH 1 9 CH CH CH CH4 4 4 4 O O O O2 2 2 2 CH CH CH CH2 2 2 2O HO HO HO H2 2 2 2O 1 10 O 1 10 O 1 10 O 1 10 髙温催化剂 髙温催化剂 髙温催化剂 这都是部分氧化的例子 通过部分氧化这都是部分氧化的例子 通过部分氧化 三个反应三个反应 可分别得到乙烯 甲醇或甲醛等重要的化工原料 其可分别得到乙烯 甲醇或甲醛等重要的化工原料 其 中反应中反应 1 8 1 8 1 8 1 8 被称为甲烷氧化偶联被称为甲烷氧化偶联 与反应与反应 1 9 1 9 1 9 1 9 和反应和反应 1 2 1 3 1 2 1 3 1 2 1 3 1 2 1 3 相比 可以发现将甲烷中宝贵的氢转化成了相比 可以发现将甲烷中宝贵的氢转化成了 水是水是OCMOCMOCMOCM反应的一个缺点 水的产生使我们又很容易反应的一个缺点 水的产生使我们又很容易 地想到反应地想到反应 1 2 1 2 1 2 1 2 氧的存在使我们又很容易地想到反 氧的存在使我们又很容易地想到反 应应 1 1 1 1 1 1 1 1 即反应即反应 1 1 1 2 1 1 1 2 1 1 1 2 1 1 1 2 会作为副反应干扰会作为副反应干扰OCMOCMOCMOCM反应反应 1 8 1 8 1 8 1 8 的发生 事实也正是如此 的发生 事实也正是如此 部分氧化部分氧化实际是一种控制燃烧技术 实现控制的主实际是一种控制燃烧技术 实现控制的主 体是催化剂 伴之以相应的温度 空速等控制条件 体是催化剂 伴之以相应的温度 空速等控制条件 这就要说到催化的典型特征之三 这就要说到催化的典型特征之三 催化催化催化催化 是选择性的 它往往要在一系列平行反应中是选择性的 它往往要在一系列平行反应中是选择性的 它往往要在一系列平行反应中是选择性的 它往往要在一系列平行反应中 特别地让其中一种反应尽快发生 尽速达到特别地让其中一种反应尽快发生 尽速达到特别地让其中一种反应尽快发生 尽速达到特别地让其中一种反应尽快发生 尽速达到 平衡 如果可能 它还要同时抑制其它反应平衡 如果可能 它还要同时抑制其它反应平衡 如果可能 它还要同时抑制其它反应平衡 如果可能 它还要同时抑制其它反应 的进行 的进行 的进行 的进行 反应反应 1 1 1 3 1 1 1 3 1 1 1 3 1 1 1 3 1 8 1 8 1 8 1 8 1 9 1 9 1 9 1 9 就就 是这样一组平行反应的例子 是这样一组平行反应的例子 催化的典型特征之四还在于如果热力学 允许的话它对可逆反应的两个方向都是有效 的 可谓是 左右逢源 反应 1 2 可以作为 例子 把反应 1 2 重写成其逆反应形式 CO 3H2 CH4 H2O 1 11 催化剂 由由反应反应 1 5 1 5 1 5 1 5 可见可见 合成气也可用来制合 合成气也可用来制合 成汽油 此时反应成汽油 此时反应 1 11 1 11 1 11 1 11 遂成为需要抑制的副遂成为需要抑制的副 反应 反应反应 反应 1 5 1 5 1 5 1 5 反应反应 1 11 1 11 1 11 1 11 反应反应 1 3 1 3 1 3 1 3 又又 是一组平行反应 目的是控制是一组平行反应 目的是控制COCOCOCO的还原的还原 与与CHCHCHCH4 4 4 4的控制氧化恰好相反 由于合成气的控制氧化恰好相反 由于合成气 CO HCO HCO HCO H2 2 2 2 可以由水煤气中得到 这就为煤 可以由水煤气中得到 这就为煤 的综合利用开辟了有效途径 的综合利用开辟了有效途径 这里这里 再谈一下催化的再谈一下催化的 选择性选择性 在反应 在反应 1 3 1 3 1 3 1 3 的的 条件下 反应条件下 反应 1 11 1 11 1 11 1 11 反应 反应 1 5 1 5 1 5 1 5 等都是热力学上更可取等都是热力学上更可取 的的 因为其产物烷烃 烯烃在热力学上更稳定 但变因为其产物烷烃 烯烃在热力学上更稳定 但变 换催化剂 换催化剂 Cu ZnCu ZnCu ZnCu Zn催化剂上只选择性地生成甲醇使反催化剂上只选择性地生成甲醇使反 应应 1 3 1 3 1 3 1 3 发生发生 而而FeFeFeFe催化剂上 反应催化剂上 反应 1 5 1 5 1 5 1 5 则高选择性地则高选择性地 发生 这表明催化反应的发生虽然受热力学约束 但发生 这表明催化反应的发生虽然受热力学约束 但 催化反应的进行却是动力学的 因而催化是人类对自催化反应的进行却是动力学的 因而催化是人类对自 然界自发的化学现象从动力学上加以控制的科学 选然界自发的化学现象从动力学上加以控制的科学 选 择可行热力学条件是首要的 执行这一任务的是催化择可行热力学条件是首要的 执行这一任务的是催化 剂 剂 变换催化剂可以使反应高选择性的发生 分子筛催化剂 CO 2HCO 2HCO 2HCO 2H2 2 2 2CHCHCHCH3 3 3 3OH OH OH OH 1 3 1 3 1 3 1 3 催化剂 Fe nCO 2n 1 HnCO 2n 1 HnCO 2n 1 HnCO 2n 1 H2 2 2 2 C C C Cn n n nH H H H 2n 2 2n 2 2n 2 2n 2 nH nH nH nH2 2 2 2O O O O 1 5 1 5 1 5 1 5 催化剂 CO 3HCO 3HCO 3HCO 3H2 2 2 2 CHCHCHCH4 4 4 4 H H H H2 2 2 2O 1 11 O 1 11 O 1 11 O 1 11 R CH CHR CH CHR CH CHR CH CH2 2 2 2 H H H H2 2 2 2 CO CO CO CO RCHRCHRCHRCH2 2 2 2CHCHCHCH2 2 2 2CHO CHO CHO CHO 1 12 1 12 1 12 1 12 压力催化剂 1 2 1 2 1 2 1 2 工业催化在现代化学工业中的作用工业催化在现代化学工业中的作用工业催化在现代化学工业中的作用工业催化在现代化学工业中的作用 现代化学工业的许多现代化学工业的许多过程过程 都或多或少地与催 都或多或少地与催 化剂使用有关化剂使用有关 90909090 以上的化工产品 是借助 以上的化工产品 是借助催化催化 剂生产出来的 剂生产出来的 无机化工领域的合成氨 硝酸 硫酸等的生产无机化工领域的合成氨 硝酸 硫酸等的生产无机化工领域的合成氨 硝酸 硫酸等的生产无机化工领域的合成氨 硝酸 硫酸等的生产 石油加工领域的催化裂化 催化重整等石油加工领域的催化裂化 催化重整等石油加工领域的催化裂化 催化重整等石油加工领域的催化裂化 催化重整等 有机化工原料中的甲醇 醋酸 丙酮等的生产有机化工原料中的甲醇 醋酸 丙酮等的生产有机化工原料中的甲醇 醋酸 丙酮等的生产有机化工原料中的甲醇 醋酸 丙酮等的生产 煤化工中的催化液化与气化煤化工中的催化液化与气化煤化工中的催化液化与气化煤化工中的催化液化与气化 高分子化工中的聚合物材料的生产等高分子化工中的聚合物材料的生产等高分子化工中的聚合物材料的生产等高分子化工中的聚合物材料的生产等 药物 精细化学品生产的大多数过程需催化剂参与 药物 精细化学品生产的大多数过程需催化剂参与 药物 精细化学品生产的大多数过程需催化剂参与 药物 精细化学品生产的大多数过程需催化剂参与 环境保护也需借助催化过程 环境保护也需借助催化过程 环境保护也需借助催化过程 环境保护也需借助催化过程 工业催化剂市场主要有三大领域 工业催化剂市场主要有三大领域 1 1 1 1 炼油催化剂市场炼油催化剂市场 是最大的是最大的 2 2 2 2 化学品生产催化剂市场 化学品生产催化剂市场 3 3 3 3 环保催化剂市场 环保催化剂市场 1 3 1 3 1 3 1 3 催化领域的诺贝尔化学奖催化领域的诺贝尔化学奖 1 1 1 1 1909190919091909年年12121212月月10101010日第九届诺贝尔奖日第九届诺贝尔奖德国科学家奥斯特德国科学家奥斯特 瓦尔德因催化 化学平衡和反应速度方面的开创性工瓦尔德因催化 化学平衡和反应速度方面的开创性工 作获诺贝尔化学奖 作获诺贝尔化学奖 2 2 2 2 1912191219121912年年12121212月月10101010日第十二届诺贝尔奖德国科学家格利日第十二届诺贝尔奖德国科学家格利 雅因发现有机氢化物的格利雅试剂法 法国科学家萨雅因发现有机氢化物的格利雅试剂法 法国科学家萨 巴蒂埃因研究金属催化加氢在有机化合成中的应用巴蒂埃因研究金属催化加氢在有机化合成中的应用 而共同获得诺贝尔化学奖 而共同获得诺贝尔化学奖 3 3 3 3 1918191819181918年年12121212月月10101010日第十八届诺贝尔奖德国科学家哈日第十八届诺贝尔奖德国科学家哈 伯因氨的合成获诺贝尔化学奖 伯因氨的合成获诺贝尔化学奖 4 4 4 4 1932193219321932年年12121212月月10101010日第三十二届诺贝尔奖日第三十二届诺贝尔奖 美国科学美国科学 家朗缪尔因提出并研究表面化学获诺贝尔化学奖 家朗缪尔因提出并研究表面化学获诺贝尔化学奖 5 5 5 5 1956195619561956年年12121212月月10101010日第五十六届诺贝尔奖英国科学日第五十六届诺贝尔奖英国科学 家欣谢尔伍德 苏联科学家谢苗诺夫因研究化学家欣谢尔伍德 苏联科学家谢苗诺夫因研究化学 反应动力学和链式反应而共同获得诺贝尔化学奖 反应动力学和链式反应而共同获得诺贝尔化学奖 6 6 6 6 1989198919891989年年12121212月月10101010日第八十九届诺贝尔奖美国科学家日第八十九届诺贝尔奖美国科学家 切赫 加拿大科学家奥尔特曼因发现核糖核酸催化切赫 加拿大科学家奥尔特曼因发现核糖核酸催化 功能而共同获得诺贝尔化学奖 功能而共同获得诺贝尔化学奖 7 7 7 7 2001200120012001年年12121212月月10101010日第一百零一届诺贝尔奖美国科学日第一百零一届诺贝尔奖美国科学 家威廉家威廉 诺尔斯 巴里诺尔斯 巴里 夏普莱斯 日本科学家野依夏普莱斯 日本科学家野依 良治因在良治因在 手性催化氢化反应手性催化氢化反应 领域取得的成就 而领域取得的成就 而 共同获得诺贝尔化学奖 共同获得诺贝尔化学奖 2011201120112011年诺贝尔化学奖年诺贝尔化学奖表彰他们在更好地控制化表彰他们在更好地控制化 学反应方面所作出的贡献学反应方面所作出的贡献 1 1 1 1 美国的威廉美国的威廉 诺尔斯 诺尔斯 William S KnowlesWilliam S KnowlesWilliam S KnowlesWilliam S Knowles USA USA USA USA 日本的野日本的野 依良治 依良治 Ryoji Noyori Ryoji Noyori Ryoji Noyori Ryoji Noyori Japan Japan Japan Japan for their work on chirally catalysed hydrogenation for their work on chirally catalysed hydrogenation for their work on chirally catalysed hydrogenation for their work on chirally catalysed hydrogenation reactionsreactionsreactionsreactions表彰他们在表彰他们在 手性催化氢化反应手性催化氢化反应 领域所领域所 作出的贡献作出的贡献 2 2 2 2 美 国 的 巴 里美 国 的 巴 里 夏 普 莱 斯 夏 普 莱 斯 K Barry K Barry K Barry K Barry SharplessSharplessSharplessSharpless USA for his work on chirally USA for his work on chirally USA for his work on chirally USA for his work on chirally catalysed oxidation reactionscatalysed oxidation reactionscatalysed oxidation reactionscatalysed oxidation reactions表彰他在表彰他在 手性催化手性催化 氧化反应氧化反应 领域所取得的成就领域所取得的成就 手性化学品手性化学品是指具有左或右旋对映体化学结构的单是指具有左或右旋对映体化学结构的单 一对映体药物 包括光学纯药品 光学纯农业化学一对映体药物 包括光学纯药品 光学纯农业化学 品及其它光学纯产品与中间体 目前使用中的化学品及其它光学纯产品与中间体 目前使用中的化学 合成药通常为由左 右两个对映体组成的混合物 合成药通常为由左 右两个对映体组成的混合物 许多药物真正起作用的是一种对映体 而另一种对许多药物真正起作用的是一种对映体 而另一种对 映体不仅无药理作用 还会造成副作用 单一异构映体不仅无药理作用 还会造成副作用 单一异构 体手性化学品药物既有良好药效 又能最大程度消体手性化学品药物既有良好药效 又能最大程度消 除副作用除副作用 诺尔斯诺尔斯诺尔斯诺尔斯首次获得催化合成手性化合物的成功首次获得催化合成手性化合物的成功首次获得催化合成手性化合物的成功首次获得催化合成手性化合物的成功 用来治疗帕金森氏病的叫作用来治疗帕金森氏病的叫作L L L L 多巴的右旋分子是多巴的右旋分子是 非活性的 在最初的合成中 生产出来的两种形式非活性的 在最初的合成中 生产出来的两种形式 左左 旋的和右旋的旋的和右旋的 数量相等 而分离它们的费用昂贵 数量相等 而分离它们的费用昂贵 用合成催化剂是否可能只生产左旋形式的用合成催化剂是否可能只生产左旋形式的 这种这种 工业合成在孟山都工业合成在孟山都 Monsanto Monsanto Monsanto Monsanto 公司的公司的威廉威廉 诺尔斯诺尔斯首首 次获得成功 次获得成功 1974197419741974年取得选择合成年取得选择合成L L L L 多巴的专利 多巴的专利 2005200520052005年诺贝尔化学奖年诺贝尔化学奖表彰他们在有机化学的烯烃复分表彰他们在有机化学的烯烃复分 解反应解反应 研究方面作出重要贡研究方面作出重要贡献 献 1 1 1 1 法国石油研究所的伊夫法国石油研究所的伊夫 肖万肖万 Yves Chauvin Yves Chauvin Yves Chauvin Yves Chauvin 1971197119711971年 伊夫年 伊夫年 伊夫年 伊夫 肖万详细解释了换位反应的化学机理 说肖万详细解释了换位反应的化学机理 说肖万详细解释了换位反应的化学机理 说肖万详细解释了换位反应的化学机理 说 明是何种金属化合物能够充当有机化学反应中的催化剂 明是何种金属化合物能够充当有机化学反应中的催化剂 明是何种金属化合物能够充当有机化学反应中的催化剂 明是何种金属化合物能够充当有机化学反应中的催化剂 现在 换位合成法已经为世人所知 现在 换位合成法已经为世人所知 现在 换位合成法已经为世人所知 现在 换位合成法已经为世人所知 2 2 2 2 麻省理工学院的理查德麻省理工学院的理查德 施罗克施罗克 Richard R Schrock Richard R Schrock Richard R Schrock Richard R Schrock 1990199019901990年 是世界上第一个生产出可有效用于换位合成法中年 是世界上第一个生产出可有效用于换位合成法中年 是世界上第一个生产出可有效用于换位合成法中年 是世界上第一个生产出可有效用于换位合成法中 的金属化合物催化剂的科学家 的金属化合物催化剂的科学家 的金属化合物催化剂的科学家 的金属化合物催化剂的科学家 3 3 3 3 加州理工学院的罗伯特加州理工学院的罗伯特 格拉布格拉布 Robert H GrubbsRobert H GrubbsRobert H GrubbsRobert H Grubbs 1992199219921992年 研制出一种更好的催化剂 这种催化剂在空气中年 研制出一种更好的催化剂 这种催化剂在空气中年 研制出一种更好的催化剂 这种催化剂在空气中年 研制出一种更好的催化剂 这种催化剂在空气中 很稳定 因此在实际生活中有多种用途 很稳定 因此在实际生活中有多种用途 很稳定 因此在实际生活中有多种用途 很稳定 因此在实际生活中有多种用途 烯烃复分解反应催化剂烯烃复分解反应催化剂烯烃复分解反应催化剂烯烃复分解反应催化剂 金属的卡宾化合物金属的卡宾化合物金属的卡宾化合物金属的卡宾化合物 M Mo W Ru 烯烃复分解反应几种类型烯烃复分解反应几种类型烯烃复分解反应几种类型烯烃复分解反应几种类型 在金属的卡宾化合物催化的有机化合在金属的卡宾化合物催化的有机化合在金属的卡宾化合物催化的有机化合在金属的卡宾化合物催化的有机化合物合成物合成物合成物合成 2005200520052005年诺贝尔化学奖成果评价年诺贝尔化学奖成果评价 1 1 1 1 烯烃复分解反应烯烃复分解反应在化学工业中有重要应用 主要用于在化学工业中有重要应用 主要用于 研制新型药物和合成先进的塑胶材料研制新型药物和合成先进的塑胶材料 在三位科学家 在三位科学家 的努力下 的努力下 烯烃复分解反应烯烃复分解反应变得更加有效 反应步骤变得更加有效 反应步骤 比以前简化了 所需要的资源也大大减少 材料