Dehydrogenace - Dehydrogenation
Dehydrogenace je chemická reakce, která zahrnuje odstranění vodík, obvykle z organické molekuly. Je to naopak hydrogenace. Dehydrogenace je důležitá, jak jako užitečná reakce, tak jako vážný problém. V nejjednodušším případě je to užitečný způsob převodu alkany, které jsou relativně inertní, a proto mají nízkou hodnotu, až olefiny, které jsou reaktivní a tedy cennější. Alkenes jsou předchůdci aldehydy, alkoholy, polymery, a aromatické látky.[1] Problematickou reakcí je znečištění a inaktivace mnoha katalyzátorů koksování, což je dehydrogenativní polymerace organických substrátů.[2]
Enzymy které se nazývají katalyzovat dehydrogenaci dehydrogenázy.
Heterogenní katalytické cesty
Styren
K výrobě aromatických látek v organismu se značně používají dehydrogenační procesy petrochemický průmysl. Takové procesy jsou vysoce endotermický a vyžadují teploty 500 ° C a vyšší.[1][3] Převádí se také dehydrogenace nasycené tuky na nenasycené tuky. Jednou z největších dehydrogenačních reakcí je produkce styren dehydrogenací ethylbenzen. Typické dehydrogenační katalyzátory jsou založeny na oxid železitý, povýšený o několik procent oxid draselný nebo Uhličitan draselný.[4]
- C6H5CH2CH3 → C.6H5CH = CH2 + H2
Ostatní alkeny
Význam katalytické dehydrogenace parafinových uhlovodíků na olefiny v posledních letech ustavičně roste. Lehké olefiny, jako jsou buteny, jsou důležitými surovinami pro syntézu polymerů, benzinových přísad a různých dalších petrochemických produktů. Procesy krakování, zejména fluidní katalytické krakování a parní krakování, produkují vysoce čisté mono-olefiny, jako je 1-buten nebo isobuten. Navzdory těmto procesům se v současné době více výzkumu zaměřuje na vývoj alternativ, jako je oxidační dehydrogenace (ODH), a to ze dvou důvodů: (1) nežádoucí reakce probíhají při vysoké teplotě, což vede ke koksování a deaktivaci katalyzátoru, čímž je nevyhnutelná častá regenerace katalyzátoru, (2) ) spotřebovává velké množství tepla a vyžaduje vysoké reakční teploty. Oxidační dehydrogenace (ODH) n-butanu je alternativou ke klasickým procesům dehydrogenace, parního krakování a fluidního katalytického krakování.[5]Propan[6]
Dehydrogenace parafiny a olefiny - parafiny jako n-pentan a isopentan lze převést na penten a isopenten použitím chrom (III) oxid jako katalyzátor při 500 ° C.
Formaldehyd
Formaldehyd se průmyslově vyrábí katalytickou oxidací methanolu, kterou lze také považovat za dehydrogenaci za použití O2 jako akceptor. Nejběžnější katalyzátory jsou stříbrný kov nebo směs an žehlička a molybden nebo vanadium oxidy. V běžně používaných formox proces, methanol a kyslík reagují při ca. 250–400 ° C v přítomnosti oxidu železa v kombinaci s molybdenem a / nebo vanadem za vzniku formaldehydu podle chemická rovnice:[7]
- 2 CH3OH + O2 → 2 CH2O + 2 H2Ó
Homogenní katalytické cesty
Byla popsána celá řada dehydrogenačních procesů organické sloučeniny. Tato dehydrogenace je zajímavá při syntéze jemných organických chemikálií.[8] Takové reakce se často spoléhají na katalyzátory na bázi přechodných kovů.[9][10] Dehydrogenaci nefunkčních alkanů lze provést pomocí homogenní katalýza. Obzvláště aktivní pro tuto reakci jsou klešťové komplexy.[11][12]
Stechiometrické procesy
Dehydrogenace aminů na nitrily pomocí různých činidla, jako Jod pentafluorid (LI
5).
V typickém aromatizace, šestičlenný alicyklický prsteny, např. cyklohexen, lze aromatizovat v přítomnosti akceptorů hydrogenace. Elementy síra a selen podporovat tento proces. V laboratorním měřítku chinony, zvláště 2,3-Dichlor-5,6-dikyano-l, 4-benzochinon (DDQ) jsou účinné.
Hydridy hlavní skupiny

The dehydrogenativní kopulace silanů byl také vyvinut.[13]
- n PhSiH3 → [PhSiH]n + n H2
The dehydrogenace aminoboranů je související reakce. Tento proces jednou získal zájem o svůj potenciál pro skladování vodíku.[14]
Reference
- ^ A b Wittcoff, Harold A .; Reuben, Bryan G .; Plotkin, Jeffrey S. (2004). Industrial Organic Chemicals, druhé vydání - Wittcoff - Wiley Online Library. doi:10.1002/0471651540. ISBN 9780471651543.
- ^ Guisnet, M .; Magnoux, P. (2001). "Organická chemie tvorby koksu". Aplikovaná katalýza A: Obecně. 212 (1–2): 83–96. doi:10.1016 / S0926-860X (00) 00845-0.
- ^ Průzkum průmyslové chemie Philip J. Chenier | Springer. ISBN 9780471651543.
- ^ Denis H. James William M. Castor, „Styrene“ v Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry, Wiley-VCH, Weinheim, 2005.
- ^ Ajayi, B. P .; Jermy, B. Rabindran; Ogunronbi, K.E .; Abussaud, B. A .; Al-Khattaf, S. (2013-04-15). „dehydrogenace n-butanu na mono a bimetalických katalyzátorech MCM-41 v atmosféře bez kyslíku“. Katalýza dnes. Výzvy v nanoporézní a vrstvené materiály pro katalýzu. 204: 189–196. doi:10.1016 / j.cattod.2012.07.013.
- ^ Výroba polypropylenu pomocí dehydrogenace propanu část 2, program technologické ekonomiky. podle Intratec. 2012. ISBN 978-0615702162.
- ^ Günther Reuss, Walter Disteldorf, Armin Otto Gamer, Albrecht Hilt „Formaldehyd“ v Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry, 2002, Wiley-VCH, Weinheim. doi:10.1002 / 14356007.a11_619
- ^ Yeung, Charles S .; Dong, Vy M. (2011). „Katalytická dehydrogenativní křížová vazba: Vytváření vazeb uhlík-uhlík oxidací dvou vazeb uhlík-vodík“. Chemické recenze. 111 (3): 1215–1292. doi:10.1021 / cr100280d. PMID 21391561.
- ^ Dobereiner, Graham E .; Crabtree, Robert H. (2010). „Dehydrogenace jako strategie aktivující substrát v homogenní katalýze přechodného kovu“. Chemické recenze. 110 (2): 681–703. doi:10.1021 / cr900202j. PMID 19938813.
- ^ Choi, Jongwook; MacArthur, Amy H. Roy; Brookhart, Maurice; Goldman, Alan S. (2011). „Dehydrogenace a související reakce katalyzované komplexy Iridium Pincer“. Chemické recenze. 111 (3): 1761–1779. doi:10.1021 / cr1003503. PMID 21391566.
- ^ "1". Aktivace alkanu CH pomocí kovové katalýzy na jednom místě | Pedro J. Pérez | Springer. s. 1–15.
- ^ Findlater, Michael; Choi, Jongwook; Goldman, Alan S .; Brookhart, Maurice (01.01.2012). Pérez, Pedro J. (ed.). Aktivace alkanu CH pomocí kovové katalýzy na jednom místě. Katalýza kovovými komplexy. Springer Nizozemsko. str. 113–141. doi:10.1007/978-90-481-3698-8_4. ISBN 9789048136971.
- ^ Aitken, C .; Harrod, J. F .; Gill, USA (1987). "Strukturální studie oligosilanů produkovaných katalytickou dehydrogenativní vazbou primárních organosilanů". Umět. J. Chem. 65 (8): 1804–1809. doi:10.1139 / v87-303.
- ^ Staubitz, Anne; Robertson, Alasdair P. M .; Manners, Ian (2010). "Amoniak-boran a příbuzné sloučeniny jako zdroje dihydrogenu". Chemické recenze. 110 (7): 4079–4124. doi:10.1021 / cr100088b. PMID 20672860.