Odwodnienie - Dehydrogenation
Odwodnienie to reakcja chemiczna polegająca na usunięciu wodoru , zwykle z cząsteczki organicznej. Jest odwrotnością uwodornienia . Odwodnienie jest ważne, zarówno jako pożyteczna reakcja, jak i poważny problem. Ujmując to najprościej, jest to przydatny sposób konwersji alkanów , które są stosunkowo obojętne, a przez to mało wartościowe, w olefiny , które są reaktywne, a przez to bardziej wartościowe. Alkeny są prekursorami aldehydów , alkoholi , polimerów i aromatów . Jako problematyczna reakcja, zanieczyszczenie i dezaktywacja wielu katalizatorów następuje w wyniku koksowania czyli odwodorniająca polimeryzacja substratów organicznych.
Enzymy katalizujące odwodornienie nazywane są dehydrogenazami .
Heterogeniczne drogi katalityczne
Styren
Procesy odwodornienia są szeroko stosowane do produkcji związków aromatycznych w przemyśle petrochemicznym . Takie procesy są wysoce endotermiczne i wymagają temperatur 500 ° C i wyższych. Odwodornienie konwertuje tłuszczów nasyconych do nienasyconych kwasów tłuszczowych . Jedną z reakcji odwodornienia na największą skalę jest produkcja styrenu przez odwodornienie etylobenzenu . Typowe katalizatory odwodornienia są oparte na tlenku żelaza (III) , wspomaganym kilkunastoprocentowym tlenkiem potasu lub węglanem potasu .
- C 6 H 5 CH 2 CH 3 → C 6 H 5 CH = CH 2 + H 2
Inne alkeny
Znaczenie katalitycznego odwodornienia węglowodorów parafinowych do olefin w ostatnich latach systematycznie rośnie. Lekkie olefiny, takie jak buteny, są ważnymi surowcami do syntezy polimerów, dodatków do benzyny i różnych innych produktów petrochemicznych. W procesach krakowania, zwłaszcza w fluidalnym krakingu katalitycznym i w procesie krakingu parowego, powstają monoolefiny o wysokiej czystości, takie jak 1-buten lub izobuten. Pomimo takich procesów, obecnie więcej badań koncentruje się na opracowywaniu alternatyw, takich jak odwodornienie oksydacyjne (ODH) z dwóch powodów: (1) niepożądane reakcje zachodzą w wysokiej temperaturze prowadzące do koksowania i dezaktywacji katalizatora, co sprawia, że częsta regeneracja katalizatora jest nieunikniona (2) ) zużywa dużą ilość ciepła i wymaga wysokich temperatur reakcji. Odwodornianie oksydacyjne (ODH) n-butanu jest alternatywą dla klasycznych procesów odwodornienia, krakingu parowego i fluidalnego krakingu katalitycznego. Propan
Odwadnianie parafin i olefin - parafiny, takie jak n - pentan i izopentan, można przekształcić w penten i izopenten przy użyciu tlenku chromu (III) jako katalizatora w temperaturze 500 ° C.
Formaldehyd
Formaldehyd jest produkowany przemysłowo przez katalityczne utlenianie metanolu , który może być oglądane jako odwodornienia przy użyciu O 2 jako akceptora. Najbardziej powszechnymi katalizatorami są srebro metaliczne lub mieszanina tlenków żelaza i molibdenu lub wanadu . W powszechnie stosowanym procesie formoks metanol i tlen reagują przy ok. 250–400 ° C w obecności tlenku żelaza w połączeniu z molibdenem i / lub wanadem w celu wytworzenia formaldehydu zgodnie z równaniem chemicznym :
- 2 CH 3 OH + O 2 → 2 CH 2 O + 2 H 2 O
Jednorodne drogi katalityczne
Opisano różne procesy odwodornienia związków organicznych . Takie odwodornienie jest interesujące w syntezie drobnych organicznych związków chemicznych. Takie reakcje często opierają się na katalizatorach metali przejściowych. Odwodnienie niefunkcjonalizowanych alkanów można przeprowadzić przez katalizę homogeniczną . Szczególnie aktywne w tej reakcji są kompleksy cęgowe .
Procesy stechiometryczne
Dehydrogenacja amin do nitryli przy użyciu różnych odczynników , takich jak pentafluorek jodu ( IF
5 ).
W typowej aromatyzacji sześcioczłonowe pierścienie alicykliczne , np. Cykloheksen , można aromatyzować w obecności akceptorów uwodornienia. Pierwiastki takie jak siarka i selen wspomagają ten proces. W skali laboratoryjnej skuteczne są chinony , zwłaszcza 2,3-dichloro-5,6-dicyjano-1,4-benzochinon (DDQ).
Wodorki z grupy głównej
Opracowano również odwodorniające sprzęganie silanów .
- n PhSiH 3 → [PhSiH] n + n H 2
Odwodornienia amina-boranów jest w odpowiedniej reakcji. Kiedyś proces ten zyskał zainteresowanie ze względu na potencjał magazynowania wodoru .