Language
Country/Area
No result found
烯烃交叉重组的奇妙世界：这是一种什么样的化学反应？
在有机化学中，烯烃交叉重组是一种透过碳-碳双键的断裂与再生，重新分配烯烃片段的有机反应。这一过程的相对简单性使其通常能够产生比其他有机反应更少的不想要副产物和危险废物。正因韦夫·朱云、罗伯特·H·格拉布斯和理查德·R·施克的研究，使这一反应机制得以揭示，并发现了一系列具有高度活性的催化剂，这三位科学家于2005年共同获得了诺贝尔化学奖。
催化剂
此反应需要金属催化剂。大多数商业上重要的工艺都采用异相催化剂。这些催化剂通常是通过对金属卤化物(MClx)进行原位激活来准备的，如使用有机铝或有机锡化合物，例如结合MClx–EtAlCl2。典型的催化剂支撑材料是铝土矿。商业催化剂通常基于钼和锆。对于小规模反应或学术研究，主要研究了明确定义的有机金属化合物。
均相催化剂通常被归类为施克催化剂和格拉布斯催化剂。施克催化剂特征是基于钼(VI)和鈨(VI)的中心，其支持有醇氧基和亚氮基配体。
格拉布斯催化剂则是锆(II)卡宾化合物的复合物。
应用
烯烃交叉重组在工业上有多种应用。几乎所有商业应用都使用异相催化剂，这些催化剂的开发早于诺贝尔奖获得者针对均相复合物的研究。代表性流程包括：菲利普斯三烯和烯烃转换技术，该过程使丙烯和乙烯以及2-丁烯互相转换，使用的是钼和铬的催化剂。如今，只有反向反应，即将乙烯和2-丁烯转化为丙烯在工业上实行。
Shell高级烯烃过程(SHOP)生产α-烯烃以转化为清洁剂。
该过程利用交叉重组回收某些烯烃分数。
均相催化剂的潜力
有机金属催化剂已被探索用于制备多种潜在应用，包括生产高强度材料、制备针对癌症的纳米颗粒，以及将可再生植物基原料转化为护发和护肤产品。
类型
烯烃交叉重组有几种类型，包括：
- 交叉重组 (CM)
- 环开重组 (ROM)
- 环闭重组 (RCM)
- 环开重组聚合 (ROMP)
- 非环烯重组 (ADMET)
- 乙烯解聚 (Ethenolysis)
机制
Hérisson和朱云首次提出了广泛接受的过渡金属烯烃重组的机制。由于对两个烯烃的直接[2+2]环加成正式来说是对称禁止，因此激活能量相对较高。朱云的机制涉及烯烃双键与过渡金属烷基化合物的[2+2]环加成，形成金属环丁烷中间体。产生的金属环丁烷随后可以环消除，产生原始物种或新的烯烃与烷基。与金属催化剂上的d-轨道的互动使得反应的激活能量降低，足以让反应在适中的温度下迅速进行。
除了CM和RCM反应经常使用α-烯烃外，这些反应的推动也与乙烯或丙烯的熵相关，这些气体能够从系统中移除而推动反应。
历史概述
烯烃交叉重组起源于工业生产，许多催化过程的发现都是偶然的。早在1960年代，化学家Karl Ziegler在进行Ziegler-Natta催化剂的研究时，意外发现了乙烯转化为1-丁烯而非饱和长链烃的过程，这促使人们去探索烯烃交叉重组。在随后的几十年里，这一反应机制的深化和催化剂的发展使得烯烃交叉重组成为有效且重要的有机化学反应。
随着科学的进展与发展，烯烃重组反应的潜力与应用范围也在不断扩大。在未来的科学研究中，这一技术是否将引领出更多未来的创新反应呢？
