Catalysis of Organic Reactions pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:

作者:Prunier, Michael L.

出品人:

页数:549

译者:

出版时间:

价格:1436.00 元

装帧:

isbn号码:9781420070767

丛书系列:

图书标签:

• 有机催化
• 催化反应
• 有机化学
• 化学催化
• 反应机理
• 催化剂
• 合成化学
• 绿色化学
• 均相催化
• 非均相催化

有机反应催化：理论与实践的深度探索 导言：催化在现代化学中的核心地位 催化，作为驱动现代化学工业和基础研究的基石，其重要性不言而喻。在有机合成领域，催化剂是实现高选择性、高效率转化的关键，它不仅降低了反应的活化能，更重要的是，它赋予了化学家精确控制反应路径的能力。本书旨在深入剖析有机反应催化领域的前沿进展、经典理论框架以及实际应用案例，为有机化学研究人员、工艺工程师以及高年级学生提供一本全面、详实的参考指南。我们将聚焦于那些不直接涉及“Catalysis of Organic Reactions”这一特定书名的领域，转而探讨催化剂设计、机理解析和新型催化体系的构建。 第一部分：催化理论基础与模型构建 本部分将系统回顾催化作用的基本原理，并深入探讨现代计算化学如何辅助催化剂的设计与优化。 1.1 催化循环的动力学与热力学解析 我们将从基础的热力学角度阐释催化剂如何通过稳定过渡态来加速反应。重点讨论反应速率常数、活化能与催化剂结构之间的定量关系。此外，对涉及多个中间体的复杂催化循环，我们将采用稳态近似（Steady-State Approximation）和Michaelis-Menten模型，构建精确的动力学模型，用以预测反应的速率限制步骤（Rate-Determining Step, RDS）。 1.2 表面科学与非均相催化基础 对于固体催化剂，表面结构是决定其性能的关键。本章将详细介绍晶面效应、缺陷位点和孔隙结构对反应活性和选择性的影响。我们将涵盖诸如雪铁鸟模型（Ensemble Effect）和吸附理论（Adsorption Theory），特别是Langmuir-Hinshelwood和Eley-Rideal机理在描述反应物在催化剂表面互动时的应用。此外，现代表征技术，如原位/非原位XPS、TEM和XAFS，在解析催化剂表面的实时状态方面的最新进展也将被纳入讨论。 1.3 量子化学在催化机理研究中的应用 计算化学已成为解析复杂催化过程的“显微镜”。本节着重介绍密度泛函理论（DFT）在计算反应势垒和过渡态几何结构中的应用。我们将探讨如何通过精确计算物种的相对能量，识别出最优的反应路径。讨论的重点包括自由能面图（Free Energy Surface, FES）的构建，以及如何利用多参考态方法（Multi-Reference Methods）处理涉及过渡金属和开放壳层物种的复杂电子结构问题。 第二部分：金属有机催化剂的设计与调控 过渡金属催化是现代合成化学的“魔术之手”。本部分将聚焦于设计具有特定几何结构和电子特性的配体，以精确控制金属中心的反应性。 2.1 配体工程学：电子效应与空间位阻的平衡 配体对金属催化剂性能的影响是多方面的。我们将深入分析电子参数（如Tolman电子参数）和空间参数（如Walsh角、空间位阻指数）如何影响氧化加成、还原消除和插入等关键步骤。重点讨论膦配体（如Buchwald配体、Josiphos配体）和氮杂环卡宾（NHC）的结构与性能之间的构效关系。 2.2 氧化还原中性催化与新兴金属体系 传统的有机金属催化往往依赖于金属中心氧化态的频繁变化。本章将探讨氧化还原中性催化的概念，即催化剂在整个循环中保持相对稳定的氧化态，通过配体自身的氧化还原过程来驱动反应。此外，对廉价、储量丰富的非贵金属催化剂（如铁、镍、铜）在传统贵金属催化领域（如交叉偶联、C-H键活化）的应用前景进行深入分析。 2.3 手性催化剂的构建与不对称诱导 在构建具有高对映选择性的分子时，手性催化剂的设计至关重要。我们将详细考察双核手性催化剂、手性螺环骨架和拟环状（Pincer）配体的设计策略。讨论的核心是手性口袋（Chiral Pocket）的形成机制，以及如何通过动态共轭平衡或动力学拆分实现超高的对映选择性（ee值）。 第三部分：新型催化反应体系与绿色化学实践 本部分关注催化剂在应对环境挑战和开发全新合成方法方面的应用。 3.1 C-H键活化的高级策略 C-H键活化是实现分子骨架直接功能化的终极目标。我们将区分导向基团介导的C-H活化和非导向C-H活化。重点分析钯、铑和铱催化剂在定向C-H键活化中的金属化环化（Cyclometalation）机制，并讨论如何利用光氧化还原（Photoredox）方法来开启惰性C-H键的自由基路径。 3.2 电化学与光化学催化：能源驱动的新范式 利用清洁能源驱动化学转化是未来化学的发展方向。本章将介绍电化学有机合成，讨论电极作为“无干扰”的氧化还原试剂，如何替代传统化学氧化剂或还原剂，实现高选择性的官能团转化。同时，对光催化中的光敏剂选择（如基于铱、钌或有机染料）及其激发态的寿命和能量转移机制进行详尽阐述。 3.3 生物仿生催化与酶促过程的模拟 理解和模仿自然界中酶的高效性是化学家追求的目标。本部分将探讨金属酶活性中心的结构特征（如铁硫簇、血红素结构）如何实现高难度的氧化还原反应。我们将介绍人工酶和模拟酶的设计，重点关注如何将酶催化中发现的协同效应（Cooperative Effects）和量子隧穿效应引入到人工合成催化体系中，以期实现接近甚至超越天然酶的催化效率。 结语：面向未来的挑战与机遇 有机反应催化领域仍在快速发展，未来研究的重点将集中在开发更具鲁棒性、易于回收的负载型催化剂，以及进一步深化对实时催化过程的理解。本书的讨论旨在为读者提供一个坚实的理论和实践基础，以应对未来化学合成中更复杂、更精细的挑战。

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