Reakcija organskog hidrogeniranja. Katalitička hidrogenacija

Hidrogeniranje se događa s nezasićenim acikličkim ugljikovodicima, odnosno koji imaju otvorene lance s dvostrukim ili trostrukim vezama, kao što su alkeni, alkini i dieni. Može se pojaviti i u aromatičnim ugljikovodicima, jer imaju dvostruke veze u prstenu, te s ciklanima (cikloalkanima) do pet ugljika.

Ti spojevi reagiraju poput plina vodika u prisutnosti nekog katalizatora, poput nikla, platine i paladija, zagrijavanjem. Dakle, dolazi do reakcije adicije, u kojoj se pi (π) veza prekida stvarajući dvije nove jednostruke veze i vodik se uvodi u molekulu.

Općenito imamo:


Generička reakcija hidrogeniranja 

Pogledajmo sada nekoliko primjera:

  • Hidrogeniranje u alkene: Dobiveni proizvod je alkan.

Ispod imamo reakciju hidrogeniranja etilena (ili etilena) za dobivanje etana:


Primjer reakcije hidrogeniranja etilena

Ovu vrstu katalitičkog hidrogeniranja prehrambena industrija koristi za stvaranje polukrutih masti kao što su margarini. Biljna ulja i masti razlikuju se samo po tome što ulja imaju duge molekule s dvostrukim vezama između ugljika, dok masti imaju samo jednostruke veze između svojih ugljika.

Dakle, da bi se ulje pretvorilo u mast, dovoljno je hidrogenirati ulje. Na taj će se način vaše dvostruke veze razbiti i pretvoriti u jednostruke. Rezultat je proizvodnja poziva hidrogenirane biljne masti.

  • Hidrogeniranje alkina: Budući da alkini imaju dvije pi veze, njihovo se potpuno hidrogeniranje odvija u dva stupnja, u prvom se stvara alken, a u drugom alkan.

U donjoj reakciji imamo hidrogeniranje propina s konačnim stvaranjem propana:

1. korak: H3C C CH + H2 → H3C CH ÇH2

2. faza: H3C CH ÇH2 + 2 sata2 → H3C CH2 ÇH3

Ako želimo da se ova reakcija zaustavi u prvom koraku, moramo upotrijebiti neku tvar koja zaustavlja djelovanje katalizatora.

  • Hidrogeniranje diena: Postoje tri vrste diena: nagomilano (dvostruke veze pojavljuju se u nastavku), izolirani (dvostruke veze su odvojene s najmanje dvije jednostruke veze) i konjugati (dvostruke veze se pojavljuju naizmjenično).

Hidrogeniranje nakupljenih i izoliranih diena događa se na isti način kao što smo vidjeli kod alkena, ali u dvostrukom, jer dieni imaju više nezasićenja. Pogledajte dva primjera:

* Primjer hidrogeniranja u akumuliranom dienu:


 H H H

│ │ │
H3C CH Ç CH­ ─ CH3 + 2 sata2 → H3C CH Ç CH­ ─ CH3
│ │ │
H H H

* Primjer hidrogeniranja u izoliranom dienu:
H H H H
│ │ │ │

H3C CH CH─CH─ CH­ CH­ ─ CH3 +2 H2 → H3C CH CH─CH─ CH­ CH­ ─ CH3

S druge strane, hidrogeniranje konjugiranih diena može se dogoditi na dva načina: dodavanjem 1,2 i 1,4 dodavanja. Najčešći je dodatak 1,2, u kojem se vodik dodaje ugljiku koji stvara dvostruku vezu i na niskim temperaturama. Dodatak 1,4, s druge strane, događa se na povišenim temperaturama i to kada postoji rezonancija i pojava slobodnih valencija u ugljiku 1 i 4. Pogledajte primjere svakog slučaja:

* Primjer dodavanja 1.2 u konjugiranim dijenima:

H2C CH­ ─ CH ═ CH2 + H2 → H2C CH ─ C ─ CH­ CH2
│ │
H H

* Primjer dodatka 1.4 u konjugiranim dijenima:

H2C CH­ ─ CH ═ CH2 + H2 → H2C CH CH­  CH2
│ │
H H

  • Hidrogeniranje aromata: Pi veze benzenskog prstena su prekinute, a atomi vodika dodani su ugljiku koji stvara te veze.

Ova vrsta ukupne hidrogenacije prikazana je u nastavku:


Ukupna reakcija hidrogeniranja benzena

  • Hidrogeniranje ciklana: Dolazi do stvaranja alkana.

Primjer: Hidrogeniranje ciklopropana:


Reakcija hidrogeniranja ciklopropana

Napisala Jennifer Fogaça
Diplomirao kemiju

Izvor: Brazil škola - https://brasilescola.uol.com.br/quimica/reacao-organica-hidrogenacao.htm

WMO upozorava da bi se svijet mogao zagrijati za 1,5ºC u sljedećih pet godina

Prema Svjetskoj meteorološkoj organizaciji (WMO), postoji velika vjerojatnost da će globalna temp...

read more

Znanstvenici lansirali prvi lijek za "rast zuba"; znati više

Obećavajući napredak u stomatologiji uskoro će biti testiran na ljudima. Tim japanskih znanstveni...

read more

Claro otkriva da će na tržište lansirati novu streaming platformu

Streaming platforme zauzimaju sve više prostora među aktualnim tehnologijama. Sada je red na Clar...

read more