ГИДРИРОВАНИЕ

ГИДРИРОВАНИЕ (гидрогенизация), присоединение Н2 к орг. соединениям (обратная р-ция наз. дегидрированием). Гидрирование и дегидрирование связаны подвижным равновесием, положение к-рого определяется темп-рой и давлением Н2. Гидрирование обычно происходит при сравнительно низких т-рах (20-200 °С), дегидрирование-при более высоких. Повышение давления благоприятствует гидрированию.

Обычно гидрирование осуществляют в условиях гетерог. или гомог. катализа. В пром-сти Наиб. распространено гетерогенное гидрирование молекулярным водородом. При этом Н2, активированный катализатором, ступенчато присоединяется к субстрату; стадией, лимитирующей скорость гидрирования, обычно является перенос водорода на субстрат. Катализаторы-хим. элементы с недостроенными d-оболочками, чаще всего металлы VIII гр. периодической системы, оксиды и сульфиды металлов, а также многокомпонентные катализаторы.

При гетерог. гидрировании увеличение числа и объема заместителей при кратной связи приводит к затруднению координации соед. с пов-стью катализатора и доступа к нему Н2. Скорость гидрирования часто определяется природой гидрируемой связи. Достаточно легко гидрируются ацетилены, олефины, нитросоединения, труднее-ароматич. углеводороды, альдегиды, кетоны, карбоновые к-ты и их производные (см. табл.). Недостаток процесса-невысокая селективность вследствие протекания побочных р-ций крекинга, гидрогенолиза и т.п.

УСЛОВИЯ КАТАЛИТИЧЕСКОГО ГИДРИРОВАНИЯ РАЗЛИЧНЫХ ОРГАНИЧЕСКИХ СОЕДИНЕНИЙ
1109-7.jpg

Каталитич. гетерог. гидрирование-один из важнейших процессов хим. пром-сти. См., напр., Гидроочистка, Гидрокрекинг, Гидрогенизация жиров и др.

При гомогенном гидрировании активация водорода и субстрата происходит путем их включения в координац. сферу каталитич. комплекса. При этом идет гетеролитич. или гомолитич. диссоциация водорода, что и создает условия для гидрирования. Связь субстрата с атомом металла катализатора должна быть достаточно лабильной. Алкены, образующие слишком прочные связи, не гидрируются в этих условиях. В кач-ве катализаторов используют соед. переходных металлов: соли, карбонилы, фосфиновые комплексы, двухкомпонентные системы, получаемые взаимод. солей с восстановителями или комплексообразователями (напр., катализаторы Циглера-Натты). Вследствие большей активности катализаторов и соотв. более мягких условий гомог. Гидрирование обычно более избирательно, чем гетерогенное. Важная область применения таких процессов-синтез оптически активных в-в, напр. гидрирование 1109-8.jpgфенилакриловой к-ты, катализируемое комплексами RhCl3 с фосфинами и проводимое в смеси бензол-этанол.

В орг. синтезе широко используется некаталитич. гомог. гидрирование. Доноры водорода в этом случае - металлы в спиртах, к-тах, аммиаке и аминах; комплексные гидриды металлов (напр., Na[BH4], Li[AlH4]), бораны. При некаталитич. гидрировании первоначально идет атака нуклеоф. агента (электрона или гидрид-иона) по месту наименьшей электронной плотности в молекуле ненасыщ. соед. с послед. присоединением протона. При этом поляризованные двойные связи гидрируются легче неполяризованных.

Электроф. ионное гидрирование основано на способности гидрируемого соед. присоединять протон с образованием активного промежут. иона карбения, к-рый в свою очередь отрывает гидрид-ион от подходящего донора. Обычно донорами протонов служат сильные к-ты, напр. трифторуксусная, донорами гидрид-ионов - триалкилсиланы, жирно-ароматич. или неполностью гидрированные ароматич. углеводороды. Ионное гидрирование используют для восстановления нек-рых гетероциклич. соед.-производных тиофена, фурана, индола, для получения соед., меченных дейтерием,


===
Исп. литература для статьи «ГИДРИРОВАНИЕ»: Жсрмен Д.-Э., Каталитические превращения углеводородов, пер. с англ., М., 1972; Джеймс Б., Гомогенное гидрирование, пер. с англ., М., 1976; Ионное гидрирование, М., 1979; Лебедев Н. Н., Химия и технология основного органического и нефтехимического синтеза, 3 изд., М., 1981; Гейтс Б. К., Кетцир Дж., Шуйт Г., Химия каталитических процессов, пер. с англ., М., 1981. А. В. Анисимов.

Страница «ГИДРИРОВАНИЕ» подготовлена по материалам химической энциклопедии.

Плохо отображается? Напишите ниже или на почту