Tanulási Cél
- beszéljétek meg, hidrogénező reakció.
főbb Pontok
- Hidrogénező reakció általában három részből áll: a hidrogén, a hordozó, valamint katalizátorok, amelyek általában szükséges, hogy megkönnyítse a reakció alacsonyabb hőmérsékleten, majd nyomás.
- a hidrogénezés különböző mechanizmusaival rendelkező katalizátorok két osztálya létezik: heterogén és homogén.
- a hidrogénezési reakciók nem korlátozódnak az alkének alkánokká történő átalakítására, hanem számos olyan reakciót ölelnek fel, ahol a szubsztrátok hatékonyan csökkenthetők.
- a hiányos hidrogénezési reakciók jelentős egészségügyi következményekkel járnak, és korreláltak a keringési betegségekkel.
kifejezések
- hidrogénezésa hidrogén kémiai reakciója egy másik anyaggal, különösen telítetlen szerves vegyülettel.
- substrateThe compound or material which is to be Action upon.
Hidrogénező Reakció
Hidrogénező utal, hogy a kezelés anyagok molekuláris hidrogén (H2), hozzátéve, pár hidrogén atomok vegyületek (általában telítetlen vegyületek). Ezek általában katalizátort igényelnek ahhoz, hogy a reakció normál hőmérsékleti és nyomási körülmények között bekövetkezzen. A legtöbb hidrogénezési reakció gáz-halmazállapotú hidrogént használ hidrogénforrásként, de alternatív forrásokat fejlesztettek ki. A hidrogénezés fordított, ahol a hidrogént eltávolítják a vegyületekből, dehidrogenációnak nevezik. A hidrogénezés különbözik a protonációtól vagy a hidrid hozzáadástól, mivel a hidrogénezés során a termékek ugyanolyan töltéssel rendelkeznek, mint a reaktánsok.
a hidrogénezési reakciók általában három komponenst igényelnek: a szubsztrátot, a hidrogénforrást és a katalizátort. A reakciót különböző hőmérsékleten és nyomáson végezzük, az alkalmazott katalizátortól és hordozótól függően. Az alkén hidrogénezése alkánt termel. A hidrogén vegyületekhez való hozzáadása szinonim módon történik, hozzáadva a vegyület ugyanazon felületéhez, és a legkevésbé akadályozott oldalról lép be. Általában alkének fogja alakítani alkánok, alkynes, hogy alkének, aldehidek, valamint ketonok, hogy alkoholok, észterek, hogy a szekunder alkoholok, valamint amidok, hogy aminok keresztül hidrogénező reakció.
hidrogénezési katalizátorok
általában a hidrogén és a 480 Celsius fok alatti szerves vegyületek között fémkatalizátorok nélkül hidrogénezési reakciók nem fordulnak elő. A katalizátorok felelősek a h2molekula kötéséért, és megkönnyítik a hidrogén és a szubsztrát közötti reakciót. Ismert, hogy a platina, a palládium, a ródium és a ruténium aktív katalizátorok, amelyek alacsonyabb hőmérsékleten és nyomáson is működhetnek. Folyamatban van olyan nem nemesfém-katalizátorok beszerzése, amelyek alacsonyabb hőmérsékleten és nyomáson is képesek hasonló aktivitást kifejteni. Nikkel alapú katalizátorokat fejlesztettek ki, mint például a Raney nikkel, de még mindig magas hőmérsékletet és nyomást igényelnek.
a katalizátorok két kategóriába sorolhatók: homogén vagy heterogén katalizátorok. A homogén katalizátorok oldódnak a telítetlen szubsztrátot tartalmazó oldószerben. A heterogén katalizátorok gyakrabban fordulnak elő az iparban, és nem oldódnak a szubsztrátot tartalmazó oldószerben. A heterogén katalizátorok gyakran fémalapúak, szén – vagy oxid alapú támaszokhoz vannak rögzítve. Ezeknek az anyagoknak a támogatása fontos, mivel a tartók befolyásolhatják a katalizátorok aktivitását. A hidrogéngáz a leggyakrabban használt hidrogénforrás, amely kereskedelmi forgalomban kapható.
a hidrogénezés exoterm reakció, amely a növényi olajok és zsírsavak hidrogénezésében körülbelül 25 kcal/mol felszabadulást eredményez. A heterogén katalizátorok esetében a Horiuti-Polányi mechanizmus elmagyarázza, hogyan történik a hidrogénezés. Először is, a telítetlen kötés kötődik a katalizátorhoz,majd H2A katalizátorra atomi hidrogénnel való asszociáció. Ezután egy hidrogénatom reverzibilis lépésben kapcsolódik az aljzathoz, majd egy második atom hozzáadásával visszafordíthatatlanná teszi a hidrogénezési folyamatot. A homogén katalízishez a fém kötődik a hidrogénhez, hogy oxidatív addícióval dihidrid komplexet adjon. A fém megköti a hordozót, majd az egyik hidrogénatomot a fémből a hordozóba vándorló behelyezéssel továbbítja. A fémből származó második hidrogénatom az újonnan képződött alkán reduktív eliminációjával egyidejűleg disszociálódik az aljzatba.
A hidrogénezési reakciók ipari felhasználása
a heterogén katalitikus hidrogénezés nagyon fontos az ipari folyamatokban. A petrolkémiai folyamatokban a hidrogénezést alkének és aromák telítésére használják, így kevésbé mérgezőek és reakcióképesek. A hidrogénezés a növényi olajok feldolgozásában is fontos, mivel a legtöbb növényi olaj többszörösen telítetlen zsírsavakból származik. Részleges hidrogénezés csökkenti a legtöbb, de nem az összes, a szén-szén kettős kötések, így jobb az értékesítés és a fogyasztás. A zsírok telítettségének mértéke megváltoztatja a fontos fizikai tulajdonságokat,például az olajok olvadási tartományát; ennek egyik példája az, hogy a folyékony növényi olajok különböző hőmérsékleten félig szilárdak.
a kettős kötések hiányos hidrogénezése egészségügyi következményekkel jár; egyes kettős kötések a cis-től a transz-állapotig izomerizálhatók. Ez az izomerizáció azért fordul elő, mert a transz konfiguráció alacsonyabb energiával rendelkezik, mint a cis konfiguráció. A transz-izomerek szerepet játszottak a vér kóros keringési rendszerében (pl. érelmeszesedés és szívbetegség).