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烯烴交叉重組的奇妙世界：這是一種什麼樣的化學反應？
在有機化學中，烯烴交叉重組是一種透過碳-碳雙鍵的斷裂與再生，重新分配烯烴片段的有機反應。這一過程的相對簡單性使其通常能夠產生比其他有機反應更少的不想要副產物和危險廢物。正因韋夫·朱雲、羅伯特·H·格拉布斯和理查德·R·施克的研究，使這一反應機制得以揭示，並發現了一系列具有高度活性的催化劑，這三位科學家於2005年共同獲得了諾貝爾化學獎。
催化劑
此反應需要金屬催化劑。大多數商業上重要的工藝都採用異相催化劑。這些催化劑通常是通過對金屬卤化物(MClx)進行原位激活來準備的，如使用有機鋁或有機錫化合物，例如結合MClx–EtAlCl2。典型的催化劑支撐材料是鋁土礦。商業催化劑通常基於鉬和鋯。對於小規模反應或學術研究，主要研究了明確定義的有機金屬化合物。
均相催化劑通常被歸類為施克催化劑和格拉布斯催化劑。施克催化劑特徵是基於鉬(VI)和鈨(VI)的中心，其支持有醇氧基和亞氮基配體。
格拉布斯催化劑則是鋯(II)卡賓化合物的複合物。
應用
烯烴交叉重組在工業上有多種應用。幾乎所有商業應用都使用異相催化劑，這些催化劑的開發早於諾貝爾獎獲得者針對均相復合物的研究。代表性流程包括：菲利普斯三烯和烯烴轉換技術，該過程使丙烯和乙烯以及2-丁烯互相轉換，使用的是鉬和鉻的催化劑。如今，只有反向反應，即將乙烯和2-丁烯轉化為丙烯在工業上實行。
Shell高級烯烴過程(SHOP)生產α-烯烴以轉化為清潔劑。
該過程利用交叉重組回收某些烯烴分數。
均相催化劑的潛力
有機金屬催化劑已被探索用於製備多種潛在應用，包括生產高強度材料、製備針對癌症的納米顆粒，以及將可再生植物基原料轉化為護髮和護膚產品。
類型
烯烴交叉重組有幾種類型，包括：
- 交叉重組 (CM)
- 環開重組 (ROM)
- 環閉重組 (RCM)
- 環開重組聚合 (ROMP)
- 非環烯重組 (ADMET)
- 乙烯解聚 (Ethenolysis)
機制
Hérisson和朱雲首次提出了廣泛接受的過渡金屬烯烴重組的機制。由於對兩個烯烴的直接[2+2]環加成正式來說是對稱禁止，因此激活能量相對較高。朱雲的機制涉及烯烴雙鍵與過渡金屬烷基化合物的[2+2]環加成，形成金屬環丁烷中間體。產生的金屬環丁烷隨後可以環消除，產生原始物種或新的烯烴與烷基。與金屬催化劑上的d-軌道的互動使得反應的激活能量降低，足以讓反應在適中的溫度下迅速進行。
除了CM和RCM反應經常使用α-烯烴外，這些反應的推動也與乙烯或丙烯的熵相關，這些氣體能夠從系統中移除而推動反應。
歷史概述
烯烴交叉重組起源於工業生產，許多催化過程的發現都是偶然的。早在1960年代，化學家Karl Ziegler在進行Ziegler-Natta催化劑的研究時，意外發現了乙烯轉化為1-丁烯而非飽和長鏈烴的過程，這促使人們去探索烯烴交叉重組。在隨後的幾十年裡，這一反應機制的深化和催化劑的發展使得烯烴交叉重組成為有效且重要的有機化學反應。
隨著科學的進展與發展，烯烴重組反應的潛力與應用範圍也在不斷擴大。在未來的科學研究中，這一技術是否將引領出更多未來的創新反應呢？
