|
|
|
Главная --> Справочник терминов Катализаторов ферментов Характеристика промышленных катализаторов дегидрирования парафиновых углеводородов Некоторые характеристики известных промышленных катализаторов дегидрирования олефиновых углеводородов приведены в табл. 3. Характеристика промышленных катализаторов дегидрирования олзфинов Характеристика новых катализаторов дегидрирования бутенов Большое значение для решения проблемы синтеза бутадиена из углеводородов нефти имели многоплановые исследования по изучению реакции и катализаторов дегидрирования н-бутана и н-бутиленов, выполненные в 1940—1942 гг. Н. Д. Зелинским, А. А. Баландиным, О. К- Богдановой, М. Я. Каган и др. Если проанализировать уравнения (7) — (9) с точки зрения влияния продуктов реакции на скорость дегидрирования бутана, можно отметить следующее. Согласно первому уравнению, скорость дегидрирования тормозится и бутиленом, и водородом; согласно третьему — только бутиленом; тормозящее влияние каждого из этих продуктов пропорционально их адсорбционным коэффициентам. Для алюмохромовых катализаторов дегидрирования адсорбционные коэффициенты неизвестны. По данным одних работ только бутилен тормозит реакцию дегидрирования; в других работах не отмечено торможения ни бутиленом, ни водородом. Это предположительно объясняется различиями или в составе катализаторов, или в методах определения каталитической активности. Наконец, высказывается мнение, что торможение бутиленом кажущееся, а в действительности тормозящее действие оказывает только водород. Рассмотрим вкратце данные [16, 17 ] о составе кокса и механизме «закоксовывания» катализаторов, в частности катализаторов дегидрирования. Эффективность работы катализатора помимо его химической природы в значительной степени зависит от условий формирования его свойств на равных этапах приготовления, условий эксплуатации, а также конструкции реактора; используемые в промышленности способы приготовления катализаторов дегидрирования можно разделить на три основные группы: осаждение из растворов солей, пропитка носителей, смешение порошкообразных материалов, причем заключительные стадии — формование и термообработка — могут быть одинаковыми. Фазовый состав катализаторов дегидрирования формируется на основных стадиях приготовления и не претерпевает существенных изменений в процессе эксплуатации катализаторов [11]. Регулирование структуры пор и удельной поверхности осуществляется на разных стадиях приготовления катализатора, эти показатели зависят от дисперсности исходных веществ и условий их термообработки [12, с. 4]. Характеристика промышленных катализаторов дегидрирования парафиновых углеводородов [12, с. 23] Характеристика промышленных алюмохромовых катализаторов дегидрирования парафиновых углеводородов приведена в табл. 25. Характеристика промышленных катализаторов дегидрирования олефиновых углеводородов [12, с. 41] Простые аминокислоты не накапливаются в клетках организмов. Обычно их избыток разрушается при помощи реакций, снабжающих организм энергией. Это, главным образом, два-три типа реакций, происходящих под действием биологических катализаторов - ферментов. В свою очередь гомогенный катализ можно разделить по типу применяемого катализатора на кислотно-основной (в присутствии кислот и оснований), окислительно-восстановительный (в присутствии ионов металлов переменной валентности), координационный или металлокомплексный (промежуточные продукты — комплексные соединения) и гомогенный газофазный (например, окисление диоксида серы кислородом в присутствии следов оксидов азота). К гомогенно-каталитическим процессам относят и ферментативный катализ биохимических процессов, происходящих в живых организмах под влиянием сложных белковых катализаторов — ферментов (энзимов). Простые аминокислоты не накапливаются в клетках организмов. Обычно их избыток разрушается при помощи реакций, снабжающих организм энергией. Это, главным образом, два-три типа реакции, происходящих под действием биологических катализаторов - ферментов. Механизмы метаболических процессов очень напоминают механизмы реакций, проводимых в лабораторных условиях, с тем отличием, что если в лаборатории часто работают при повышенных температурах и давлении, с безводными (часто ядовитыми) растворителями, с сильными кислотами и основаниями и с нетипичными для природы реагентами, то метаболические процессы протекают при весьма умеренных условиях: в разбавленных водных растворах в интервале температур от 20 до 40 °С при рН от 6 до 8 и с участием чрезвычайно эффективных катализаторов •—- ферментов. Можно сказать, что каждая ступень метаболического процесса катализируется специфическим ферментом. Ферменты представляют собой вещества белковой природы; их каталитическое действие оказывает влияние не на положение равновесия реакции, а на ее скорость, которая очень сильно увеличивается — часто на несколько порядков по сравнению со скоростью реакции, проводимой в лабораторных условиях. В состав некоторых ферментов входят коферменты, имеющие небелковый характер. Подвергающийся превращению субстрат сначала связывается с активным центром фермента, поблизости от которого расположен кофер-мент. При этом реагирующая группа субстрата и кофермент так сориентированы в пространстве, что реакция между ними протекает практически мгновенно. Затем прореагировавший субстрат отделяется от активного центра фермента, а измененный кофермент регенерируется под действием другого субстрата. Если в ферменте нет кофермента, то два субстрата непосредственно взаимодействуют в активном центре. Решающую роль в стереоспецифичности биохимических процессов играет наличие в живом организме пространственно избирательных катализаторов — ферментов. Так, например, избирательность ферментов, вызывающих брожение, проявляется в том, что только эпимерные сахара — глюкоза, манноза (и отвечающая им кетогексоза — фруктоза) способны к брожению. Гидролиз и алкоголиз. Наиболее распространенным видом химической деструкции полимеров является гидролиз — расщепление химической связи с присоединением молекулы воды. Катализаторами процесса гидролиза служат водородные или гидроксильные ионы. Гидролиз некоторых высокомолекулярных соединений ускоряется в присутствии природных катализаторов — ферментов, избирательно действующих на некоторые связи. Склонность к гидролизу определяется природой функциональных групп и связей, входящих в состав полимера. При гидролизе боковых функциональных групп изменяется химический состав полимера; при гидролизе связей, входящих в состав основной молекулярной цепи, происходит деструкция и уменьшается молекулярная масса полимера. Концевые группы вновь образующихся молекул по своей природе не отличаются от концевых групп исходного полимера. При невысокой степени деструкции доля вновь образующихся концевых групп настолько мала, что они не влияют на химический состав поли- Одной из важнейших функций белков является их способность выступать в качестве специфических катализаторов (ферментов], обладающих исключительно высокой каталитической активностью. Без участия ферментов не происходит почти ни одна химическая реакция в живом организме. В настоящее время известны тысячи различных белков-ферментов, и каждый из них построен так, чтобы наилучшим образом катализировать определенную химическую реакцию. Например, расщепление перекиси водорода Итак, белковые вещества отличаются большим разнообразием химических функций: образуют соединения с молекулами веществ небелкового характера, очень легко в природных условиях подвергаются распаду и усложнению. Так, если для гидролиза белка необходимо длительное воздействие растворов минеральных кислот при повышенной температуре, то подобное расщепление при помощи органических катализаторов—ферментов может происходить при 20—40 °С в течение короткого времени. Примерами каталитического действия органических катализаторов могут служить процессы пищеварения под действием пищеварительных ферментов, а также многочисленные процессы обмена веществ. Функционально-ориентированный дизайн решает задачу синтеза соединений, которые должны обладать набором четко определенных, заранее заданных свойств. Здесь конечная цель состоит в оптимизации структуры целевого соединения с тем, чтобы добиться максимальной эффективности в выполнении им требуемой функции. Это могут быть такие важные физические свойства, как электропроводность {создание органических металлов) или способность образовывать жидкие кристаллы; химические свойства, как, например, каталитическая активность, подобная активности биологических катализаторов (ферментов), или просто определенная реакционная способность, отвечающая тем или иным нуждам синтеза; биологическая активность, в конечном счете направленная на лечение определенных болезней или на борьбу с насекомыми-вредителями. Здесь снова можно сказать, что все это — наиболее обычные задачи, с которыми органическая химия имела дело уже в течение столетия, задолго до появления термина «молекулярный дизайн». Однако традиционный поиск полезных соединений ранее шел в основном методом проб и ошибок, а потому поглощал огромное количество труда и времени на синтез тысяч аналогов, необходимых для нахождения одного из них, отвечающего поставленной задаче. В настоящее время ясно обнаруживается тенденция двигаться в этой области гораздо более экономными путями. Достаточно часто еще в начале подобных проектов теперь применяют разнообразные методы молекулярного моделирования, позволяющее с разумной вероятностью установить тот набор структурных параметров, наличие которых должно обеспечить целевому соединению способность выполнять заданную функцию. Результаты первоначальных экспериментов используют далее для корректировки ис- Основные процессы технологии — превращение крахмала в сахар и сахара в этиловый спирт — происходят под действием биологических катализаторов (ферментов), поэтому она, по существу, является биохимической. Так как сахар сбраживается в спирт дрожжами, ее относят также к технологии микробных продуктов. Наряду с этим технология спирта неразрывно связана с осуществлением механических, тепловых и физико-химических процессов. Главные процессы, из которых состоит технология спирта, следующие: 1) разваривание зерна и картофеля с водой с целью нарушения клеточной структуры и растворения крахмала, 2) охлаж-цение разваренной массы и осахаривание крахмала ферментами :олода (пророщенного зерна) или культур плесневых грибов, 3) сбраживание Сахаров дрожжами в спирт, 4) отгонка спирта из бражки и его ректификация. Функционально-ориентированный дизайн решает задачу синтеза соединений, которые должны обладать набором четко определенных, заранее заданных свойств. Здесь конечная цель состоит в оптимизации структуры целевого соединения с тем, чтобы добиться максимальной эффективности в выполнении им требуемой функции. Это могут быть такие важные физические свойства, как электропроводность (создание органических металлов) или способность образовывать жидкие кристаллы; химические свойства, как, например, каталитическая активность, подобная активности биологических катализаторов (ферментов), или просто определенная реакционная способность, отвечающая тем или иным нуждам синтеза; биологическая активность, в конечном счете направленная на лечение определенных болезней или на борьбу с насекомыми-вредителями. Здесь снова можно сказать, что все это — наиболее обычные задачи, с которыми органическая химия имела дело уже в течение столетия, задолго до появления термина «молекулярный дизайн». Однако традиционный поиск полезных соединений ранее шел в основном методом проб и ошибок, а потому поглощал огромное количество труда и времени на синтез тысяч аналогов, необходимых для нахождения одного из них, отвечающего поставленной задаче. В настоящее время ясно обнаруживается тенденция двигаться в этой области гораздо более экономными путями. Достаточно часто еще в начале подобных проектов теперь применяют разнообразные методы молекулярного моделирования, позволяющее с разумной вероятностью установить тот набор структурных параметров, наличие которых должно обеспечить целевому соединению способность выполнять заданную функцию. Результаты первоначальных экспериментов используют далее для корректировки ис-  Кинетических экспериментов Кинетических изотопных Кинетическими единицами Качественных показателей Кинетически контролируемый Кинетической гибкостью Кинетическое уравнение Капиллярная вискозиметрия Кинетическом уравнении |
- |
Навигация