Happokatalyysillä

Happokatalyysillä tarkoitetaan kemiallista katalyysiä, jossa reaktiota nopeuttaa happona toimiva katalyytti. Brønsted-happokatalyysi nojaa protonin siirtämiseen substraattiin, kun taas Lewis-happokatalyysi perustuu elektronien vastaanottoon katalyyttisesti. Katalyytti voi olla homogeeninen (liuoksessa liukeneva) tai heterogeeninen (kiinteä). Yleisiä happokatalyyttejä ovat vahvat mineraalihapot kuten rikkihappo (H2SO4) ja suolahappo (HCl) sekä orgaaniset hapot kuten p-toluensulfonihappo (p-TsOH). Kiinteinä hapokatalyytteinä käytetään esimerkiksi sulfonoidun polymeerin perusteella valmistettuja katalyyttijärjestelmiä (esim. Amberlyst-15) sekä zeoliiteihin tai muuhun kiinteään supporttiin sitoutuneita happoja. Kiinteät hapokatalyytit mahdollistavat kierrätyksen ja jatkuvat tuotantoprosessit.

Happokatalyysiä käytetään monissa perusreaktioissa, kuten Fischerin esteröinnissä (pakettina karboksyylihapon ja alkoholin välinen esteröinti, jossa katalyytti on H2SO4 tai p-TsOH), esterien ja sokeriyhdisteiden hydrolyysissä sekä alkoholien dehydraatioon alkeenien muodostamiseksi. Mekanismit määräytyvät usein protonoinnin kautta, jolloin substraatti hankkii lisää elektropositiivisuutta ja reaktioväylät madaltuvat. Ympäristö- ja kestävyysnäkökulmista korostuvat kiinteiden hapokatalyytien kierrätettävyys sekä mahdollisuus pienentää energiankulutusta ja jätevalmistusta.

Nykyisin happokatalyysia kehitetään entistä enemmän enantioituvan organokatalyysin ja chiral Brønsted-happokatalyytien avulla, mikä mahdollistaa stereoselektiivisiä reaktioita ilman metallikatalyyttejä. Tämä tukee puhtaamman ja kierrätettävämmän tuotannon kehittämistä.