II. Tipos de Catálisis

Hay dos tipos de catálisis:

Homogénea. La catálisis homogénea tiene lugar cuando los reactivos y el catalizador se encuentran en la misma fase, ya sea líquida o gaseosa.• Catálisis ácido-base• Catálisis organometálica por complejos de metales de transición.• Catálisis por enzimas.Heterogénea. La catálisis heterogénea se produce entre dos fases, por ejemplo: sólido-gas o líquido-sólido

Catálisis acido-básicaMuchas de las reacciones que se dan en los seres vivos implican la formación de un intermediario cargado inestable que tiene mayor tendencia a descomponerse en los compuestos que lo originaron que va dar lugar a los productos de la reacción. Las enzimas catalizan este tipo de reacciones transfiriendo protones desde o hacia el sustrato o el intermedio de modo que el intermediario se convierta en una especie que se descomponga más fácilmente en productos que en sustratos.Los grupos funcionales ionizables de cadenas laterales aminoacilo y (cuando están presentes) de grupos prostéticos, contribuyen a la catálisis al interactuar como ácidos o bases. La catálisis acido-básica puede ser especifica o general; por “especifica” se alude a protones (H30 +) o iones OH'.

Los protones transferidos pueden provenir del agua o de otros dadores o aceptores débiles de protones. En los casos en los que el protón transferido proviene del agua la catálisis se denomina catálisis ácido-base específica.

Mientras que cuando el protón proviene de otro tipo de molécula se lo nombra como catálisis ácido-base general. En estos casos las cadenas laterales de aminoácidos pueden actuar como dadores y aceptores de protones.

A. Catálisis EspecíficaEn la catálisis específica para ácido o específica para base, el índice de reacción es sensible a cambios de la concentración de protones, pero independiente de las concentraciones de otros ácidos (donadores de protón) o bases (aceptares de protón) presentes en solución o en el sitio activo.

a. Ácido Específico. Se define como la forma protonada del disolvente en el cual se lleva a cabo la reacción.

H2O → H3O+ CH3C →CH3CNH+

→CH3 SO (H+)CH3

b. Base Específica. Se define como la base conjugada del disolvente.

H2O → -OHCH3CN→CH2CN

→CH3SOCH2 -

c. Catálisis Ácida Específica. Se refiere al proceso en el cual la velocidad de la reacción depende de la concentración de ácido específico y no de otros ácidos en solución.La catálisis Acida específica surge cuando el ácido participa en un equilibrio lento pese al paso de la reacción.Mecanismo representativo:

R + HA ↔ RH+ + A-

RH+ → PH+ lentoPH+ + A- → P + HA rápido

d. Catálisis Básica Específica. Se refiere al proceso en el cual la velocidad de la reacción depende de la base específica y no de otras bases en la solución.La cátalisis básica específica surge cuando la base participa en un equilibrio previo al paso lento de la reacción.Mecanismo representativo:

RH + B ↔ R- + BH+ rápidoR- → P- lentoR- + BH+ → PH + B

B. Catálisis General Se dice que las reacciones cuyos índices muestran capacidad de respuesta a todos los ácidos o bases presentes, están sujetas a catálisis por acido general o por base general.El término “general” se refiere al hecho que un ácido o una base afecta la velocidad de la reacción.La catálisis general tiene lugar cuando la transferencia del protón está involucrada en el paso lento de la reacción y no en un equilibrio previo.

a. Catálisis Ácida General. Se refiere al proceso en el cual la velocidad de la reacción depende de la concentración de ácido en la soción.La catálisis ácida general, surge cuando el ácido participa en el paso lento de la reacción.Mecanismo representativo:

R + HA ↔ RH+ + A- lentoRH+ → PH+ rápidoPH+ + A- → P + HA rápido

La concentración de HA o A- están ahora en la expresión de velocidad, afectando la velocidad de la reacción.

b. Catálisis Básica General. Se refiere al proceso en el cual la velocidad de la reacción depende de la concentración de base en la solución.La catálisis básica general, surge cuando el ácido participa en el paso lento de la reacción.Mecanismo representativo:

RH + B + H2O ↔ R- + BH+ lentoR- → P- rápidoP- + BH+ → PH + B rápido

La concentración de BH o B están ahora en la expresión de velocidad afectando la velocidad de la reacción.

Distinguiendo entre catálisis específica y general Mediante la dependencia de la kobs con el pH es simple determinar el

tipo de catálisis. Catálisis específica mostrará una dependencia lineal, en tanto que si se trata de catálisis general se observará un cambio de pendiente, el cual ocurre cerca del pKa del ácido o del ácido conjugado de la base.

La dependencia cinética con la concentración de ácido y/o base es también muy diferente. En la catálisis específica la kobs no cambia con la concentración de ácido, mientras que en la catálisis general, kobs incrementa con la concentración de ácido y/o base.

Reacciones por transformación intermediarios cargados inestables por captación o cesión de H+A pH fisiológico [H+] y [OH-] bajas → Baja velocidadEnzimas donantes o aceptores de [H+]→ Aumenta velocidad