PROFILPELAJAR.COM

A dehidrogénezés olyan kémiai reakció, melynek során egy szerves vegyületből hidrogént távolítanak el – az ellentétes folyamat a hidrogénezés. Fontos reakciótípus, mellyel az – egyébként viszonylag kevéssé reakcióképes, ezért nehezen felhasználható – alkánokból reakcióképes, így könnyen továbbalakítható olefinek nyerhetők. Az alkének számos anyag, így az aldehidek, alkoholok, polimerek és aromás vegyületek előállításának a prekurzorai.^[1] A dehidrogénezést nagy léptékben használják a petrolkémiai iparban aromás vegyületek és sztirol előállítására. Ezek a reakciók nagy mértékben endotermek, 500 °C-on vagy magasabb hőmérsékleten mennek végbe.^[1]^[2] Dehidrogénezéssel a telített zsírok telítetlen zsírokká alakulnak. A dehidrogénezést katalizáló enzimeket dehidrogenázoknak nevezzük.

A reakciók osztályozása

A dehidrogénezésnek – különösen szerves vegyületek esetében – több típusa is ismert:

A jellemző aromatizációs reakció során egy hattagú aliciklusos gyűrű, például ciklohexén hidrogénakceptorok jelenlétében aromás vegyületté alakítható. A kén és szelén promoterként használható a folyamat során. Laboratóriumban kinonok, főként 5,6-diciano-2,3-diklór-1,4-benzokinon használatos hidrogénakceptorként.
Az alkoholok ketonná és aldehiddé történő oxidációját fém katalizátorokkal, például réz-kromittal lehet elősegíteni. Az Oppenauer-oxidáció során az oxidáció úgy valósul meg, hogy az alkoholról hidrogén kerül át aldehidre vagy ketonra.
Az aminok nitrillé történő dehidrogénezése különféle reagensek, például jód-pentafluorid (IF₅) segítségével történhet.
Paraffinek és olefinek dehidrogénezése – paraffinek, például az n-pentán és az izopentán króm(III)-oxid katalizátorral 500 °C hőmérsékleten penténné és izopenténné alakítható.

Példák

Az egyik legnagyobb léptékben végzett dehidrogénezési reakció a sztirol előállítása etilbenzol dehidrogénezésével. Katalizátorként jellemzően vas(III)-oxidot használnak, melybe promoterként több százalék kálium-oxidot vagy kálium-karbonátot adagolnak.^[3]

C₆H₅CH₂CH₃ → C₆H₅CH=CH₂ + H₂

A formaldehidet iparilag a metanol katalitikus oxidációjával állítják elő, mely formálisan dehidrogénezésnek is tekinthető, melyben a O₂ az akceptor. A leggyakoribb katalizátorok a fémezüst vagy vas- és molibdén- vagy vanádium-oxidok keveréke. Az elterjedten használt formox eljárás során kb. 250–400 °C hőmérsékleten, molibdénnel és/vagy vanádiummal kombinált vas-oxid jelenlétében reagáltatják a metanolt oxigénnel, ekkor az alábbi egyenlet szerint formaldehid keletkezik:^[4]

2 CH₃OH + O₂ → 2 CH₂O + 2 H₂O

A paraffin szénhidrogének katalitikus dehidrogénezése fokozatosan nőtt az elmúlt évek során. A könnyű olefinek – például a butének – fontos alapanyagai a polimerek, üzemanyag-adalékok és számos egyéb petrolkémiai termék szintézisének. A krakkolási eljárások, különösen a fluidágyas katalitikus krakkolás és a gőzkrakkolás nagy tisztaságú monoolefineket, például 1-butént vagy butadiént szolgáltatnak. A fenti eljárások mellett azonban jelenleg több kutatás is folyik alternatív módszerek, például oxidatív dehidrogénezés (ODH) fejlesztésére. Ennek két oka is van: egyrészt a nagy hőmérséklet miatt nemkívánatos reakciók is lejátszódnak, kokszkiválást és a katalizátor deaktiválódását okozva, ami szükségessé teszi a katalizátor gyakori regenerálását. Másrészt ezek a folyamatok nagy mennyiségű hőt és nagy reakcióhőmérsékletet igényelnek. Az n-bután oxidatív dehidrogénezése a klasszikus dehidrogénezési, gőzkrakkolási vagy fluid katalitikus krakkolási folyamat alternatívája.^[5]

Homogén katalízis

Bár ipari jelentőséggel nem rendelkezik, de az alkánok dehidrogénezése homogén katalitikus reakciókkal is elvégezhető, ebben különösen hatékonyak a pincer-komplexek.^[7]^[8]

Kifejlesztették a szilánok dehidrogénezéses kapcsolási reakcióját is.^[9]

n PhSiH₃ → [PhSiH]_n + n H₂

Az aminoboránok dehidrogénezése is hasonló reakció. Ez az eljárás egy időben a hidrogéntárolás egyik lehetséges módjaként keltette fel az érdeklődést.^[10]

Jegyzetek

↑ ^a ^b Wittcoff, Harold A.. Industrial Organic Chemicals, Second Edition - Wittcoff - Wiley Online Library. DOI: 10.1002/0471651540 (2004). ISBN 9780471651543
↑ Survey of Industrial Chemistry | Philip J. Chenier | Springer. ISBN 9780471651543
↑ Denis H. James William M. Castor, “Styrene” in Ullmann’s Encyclopedia of Industrial Chemistry, Wiley-VCH, Weinheim, 2005.
↑ Günther Reuss, Walter Disteldorf, Armin Otto Gamer, Albrecht Hilt “Formaldehyde” in Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry, 2002, Wiley-VCH, Weinheim. doi:10.1002/14356007.a11_619
↑ Ajayi, B. P. (2013. április 15.). „n-Butane dehydrogenation over mono and bimetallic MCM-41 catalysts under oxygen free atmosphere”. Catalysis Today 204, 189–196. o. DOI:10.1016/j.cattod.2012.07.013.
↑ Polypropylene Production via Propane Dehydrogenation part 2, Technology Economics Program. by Intratec (2012). ISBN 978-0615702162
↑ 1, Alkane C-H Activation by Single-Site Metal Catalysis | Pedro J. Pérez | Springer, 1–15. o.
↑ Findlater, Michael. Alkane C-H Activation by Single-Site Metal Catalysis, Catalysis by Metal Complexes (angol nyelven). Springer Netherlands, 113–141. o.. DOI: 10.1007/978-90-481-3698-8_4 (2012. január 1.). ISBN 9789048136971
↑ (1987) „Structural studies of oligosilanes produced by catalytic dehydrogenative coupling of primary organosilanes”. Can. J. Chem. 65 (8), 1804–1809. o. DOI:10.1139/v87-303.
↑ Staubitz, A.; Robertson, A. P. M.; Manners, I., "Ammonia-Borane and Related Compounds as Dihydrogen Sources", Chemical Reviews 2010, volume 110, pp. 4079-4124.. doi:10.1021/cr100088b

Fordítás

Ez a szócikk részben vagy egészben a Dehydrogenation című angol Wikipédia-szócikk ezen változatának fordításán alapul. Az eredeti cikk szerkesztőit annak laptörténete sorolja fel. Ez a jelzés csupán a megfogalmazás eredetét és a szerzői jogokat jelzi, nem szolgál a cikkben szereplő információk forrásmegjelöléseként.