Warunki

• uwodornienie reakcja chemiczna wodoru z inną substancją, zwłaszcza z nienasyconym związkiem organicznym.
• podłoże związek lub materiał, na który ma działać.

reakcje uwodornienia

uwodornienie odnosi się do traktowania substancji cząsteczkowym Wodorem (H2), dodając pary atomów wodoru do związków (zazwyczaj związków nienasyconych). Zwykle wymagają one katalizatora, aby reakcja zachodziła w normalnych warunkach temperatury i ciśnienia. Większość reakcji uwodornienia wykorzystuje gazowy wodór jako źródło wodoru, ale opracowano alternatywne źródła. Odwrotność uwodornienia, gdzie wodór jest usuwany ze związków, jest znana jako dehydrogenacja. Uwodornianie różni się od protonacji lub dodawania wodorków, ponieważ w uwodornianiu produkty mają taki sam ładunek jak reagenty.

reakcje uwodornienia na ogół wymagają trzech składników: substratu, źródła wodoru i katalizatora. Reakcję prowadzi się w różnych temperaturach i ciśnieniach w zależności od zastosowanego katalizatora i substratu. Uwodornienie alkenu powoduje powstanie alkanu. Dodawanie wodoru do związków odbywa się w sposób synodalny, dodając do tej samej powierzchni związku i wchodząc z najmniej utrudnionej strony. Ogólnie rzecz biorąc, alkeny przekształcają się w alkany, alkiny w alkeny, aldehydy i ketony w alkohole, estry w alkohole wtórne, a amidy w aminy w wyniku reakcji uwodornienia.

katalizatory uwodornienia

generalnie reakcje uwodornienia Nie zachodzą między Wodorem a związkami organicznymi poniżej 480 stopni Celsjusza bez katalizatorów metalowych. Katalizatory są odpowiedzialne za wiązanie cząsteczek H2 i ułatwianie reakcji między Wodorem a substratem. Platyna, pallad, Rod i ruten są znane jako aktywne katalizatory, które mogą działać w niższych temperaturach i ciśnieniach. Trwają badania nad pozyskaniem katalizatorów z metali nieszlachetnych, które mogą wytwarzać podobną aktywność w niższych temperaturach i ciśnieniach. Opracowano katalizatory na bazie niklu, takie jak Raney nickel, ale nadal wymagają wysokich temperatur i ciśnień.

katalizatory można podzielić na dwie kategorie: katalizatory jednorodne lub heterogeniczne. Katalizatory jednorodne są rozpuszczalne w rozpuszczalniku, który zawiera nienasycone podłoże. Katalizatory heterogeniczne występują częściej w przemyśle i nie są rozpuszczalne w rozpuszczalniku zawierającym substrat. Często katalizatory heterogeniczne są oparte na metalu i są dołączone do podpór opartych na węglu lub tlenku. Wybór nośnika dla tych materiałów jest ważny, ponieważ nośniki mogą wpływać na aktywność katalizatorów. Gaz wodorowy jest najczęściej wykorzystywanym źródłem wodoru i jest dostępny w handlu.

uwodornienie jest reakcją egzotermiczną, uwalniającą około 25 kcal/mol w uwodornianiu olejów roślinnych i kwasów tłuszczowych. W przypadku katalizatorów heterogenicznych mechanizm Horiuti-Polanyi wyjaśnia, w jaki sposób zachodzi uwodornienie. Po pierwsze, Wiązanie nienasycone wiąże się z katalizatorem, a następnie następuje przyłączenie H2dissocjacji do atomowego wodoru na katalizator. Następnie jeden atom wodoru przyłącza się do substratu w kroku odwracalnym, a następnie dodaje drugi atom, czyniąc proces uwodornienia nieodwracalnym. W przypadku katalizy homogenicznej metal wiąże się z wodorem, dając kompleks dwuwodny poprzez addycję oksydacyjną. Metal wiąże podłoże, a następnie przenosi jeden z atomów wodoru z metalu na podłoże poprzez wkładanie migracyjne. Drugi atom wodoru z metalu jest przenoszony na podłoże przy jednoczesnej dysocjacji nowo powstałego alkanu poprzez redukcyjną eliminację.

przemysłowe Zastosowania reakcji uwodornienia

heterogeniczne katalityczne uwodornienie jest bardzo ważne w procesach przemysłowych. W procesach petrochemicznych uwodornianie stosuje się do nasycania alkenów i substancji aromatycznych, czyniąc je mniej toksycznymi i reaktywnymi. Uwodornianie jest również ważne w przetwarzaniu olejów roślinnych, ponieważ większość olejów roślinnych pochodzi z wielonienasyconych kwasów tłuszczowych. Częściowe uwodornienie zmniejsza większość, ale nie wszystkie, podwójnych wiązań węgiel-węgiel, dzięki czemu są lepsze do sprzedaży i konsumpcji. Stopień nasycenia tłuszczów zmienia ważne właściwości fizyczne, takie jak Zakres topnienia olejów; przykładem tego jest to, jak płynne oleje roślinne stają się półstałe w różnych temperaturach.

niepełne uwodornienie wiązań podwójnych ma wpływ na zdrowie; niektóre wiązania podwójne mogą izomeryzować się ze stanu cis do stanu trans. Izomeryzacja ta zachodzi, ponieważ konfiguracja trans ma mniejszą energię niż konfiguracja cis. Izomery trans zostały zaangażowane w przyczynianie się do patologicznych warunków układu krążenia krwi (to znaczy, miażdżyca i choroby serca).