Basekatalyysi

Basekatalyysi on kemiallinen katalyysimuoto, jossa emä nopeuttaa reaktiota palauttamalla itse katalyyttisen roolinsa reaktion lopussa. Emä voi olla inorgaaninen, kuten natrium- tai kaliumhydroksidi, tai orgaaninen, kuten amiinit tai niitä muistuttavat yhdisteet. Katalyytti usein vaikuttaa protonin poistamisella tai aktivoimalla nukleofiilejä, esimerkiksi muodostamalla enolaatteja, alkoksideja tai muita epäorgaanisia tai orgaanisia anioneja. Prosessi on tyypillisesti regeneratiivinen: katalyytti osallistuu reaktioon, mutta ei kulu merkittävästi.

Periaatteessa emä poistaa protonin reaktiivisesta yhdisteestä, jolloin syntyy aktiivinen nukleofiili, joka voi hyökätä elektrofiiliin. Tapahtuma voi johtaa useisiin reaktiotyyppisiin seurauksiin, kuten karbonyyli- tai alkylaatioihin. Emä-lähtöiset reaktiot ovat yleisiä solu- ja molekyylidynamiikassa, ja niitä voidaan ohjata koosteessa sekä stereoselektiivisyydessä.

Tunnettuja basekatalyysin tyyppejä ovat saponifikaatio (esterien hydrolyysi emäkatteella), aldol- ja Claisen-kondenstaatiot sekä Michael- ja Knoevenagelin kondensaatiot. Lisäksi transesterifikaatiot sekä joissakin polykemiallisissa ja biopohjaisissa prosesseissa käytettävät alkaaliset hydrolyysit tapahtuvat basekatalysoidusti. Emäkasitekijät voivat tarjota alhaisiakin ∆G-ratkaisuja ja mahdollistaa reaktioiden korkean valinnan tarkkuuden, mutta ne voivat aiheuttaa sivureaktioita, kuten epätoivottuja isomerisaatioita tai herkän funktionaalisuuden vaurioitumista.

Sovelluksia ovat orgaaninen synteesi, biomassa- ja biodiesel-tuotanto sekä polymeerien valmistus. Basekatalyysi eroaa yleisesti happokatalyysistä mekanisminsä perusteella: emä poistamalla protonuja aktivoi yhdisteitä, kun taas happokatalyysi hyödyntää protonoimista elektrofiilien vahvistamiseksi.