Hydrogenolýza

Hydrogenolýzy jsou reakce, kdy se štěpí jednoduché vazby uhlík–uhlík nebo uhlík–heteroatom působením vodíku.[1] Heteroatomem je nejčastěji kyslík, dusík, nebo síra.

Podobnou reakcí je hydrogenace, kdy se vodík navazuje na molekulu a nedochází ke štěpení vazeb.

Hydrogenolýzy se obvykle provádějí katalyticky pomocí plynného vodíku.

Historie

Označení „hydrogenolýza“ zavedl Carleton Ellis pro štěpení vazeb uhlík–uhlík.[1][2] Ještě dříve pozoroval Paul Sabatier hydrogenolýzu benzylalkoholu na toluen,[3] a již v roce 1906 byla pozorována hydrogenolýza furfurylalkoholu na 2-methylfuran, který vytvořil 2-methyltetrahydrofuran. Další hydrogenolýza vedla k otevření kruhu za vzniku pentan-2-olu.[4] [5] Prvními, kteří použili označení „hydrogenolýza“ pro štěpení vazeb uhlík-kyslík, byli Homer Burton Adkins a Ralph Connor.[1]

Využití v petrochemickém průmyslu

Podrobnější informace naleznete v článku Hydrodesulfurizace.

V ropných rafineriích se používají katalytické hydrogenolýzy k odstraňování sloučenin síry, přičemž vzniká sulfan (H2S), který reaguje s alkylaminy a nakonec se Clausovým procesem přemění na síru. Katalyzátory bývají založeny na sulfidu molybdeničitém a obsahují také malá množství kobaltu nebo niklu. Hydrogenolýza je zde propojená s hydrogenací.[6]

Průmyslový význam mají také hydrogenolýzy esterů na alkoholy, katalyzované například oxidem měďnato-chromitým.

Hydrodeoxygenace má využití při zpracování rostlinných olejů, kde hydrogenolýza slouží k přeměně triacylglycerolů na alkany.

V laboratořích

Hydrogenolýzy mají využití v organické syntéze; nejběžnější příklad představují debenzylace, kdy se štěpí benzylethery.[7]; používá se také rozklad vazeb C-N.[8]

ROCH2C6H5 + H2 → ROH + CH3C6H5

Thioketaly se hydrogenolyzují za přítomnosti Raneyova niklu; tento postup se nazývá Mozingova redukce.

Laboratorní hydrogenolýzy se provádějí podobně jako hydrogenace, lze je uskutečnit za atmosférického tlaku mícháním reakční směsi za mírného přetlaku vodíku. Při vysokých tlacích je potřeba hydrogenační autokláv.

Reference

V tomto článku byl použit překlad textu z článku Hydrogenolysis na anglické Wikipedii.

  1. ↑ a b c Ralph Connor, Homer Adkins. Hydrogenolysis Of Oxygenated Organic Compounds. Journal of the American Chemical Society; 1932; 54(12); 4678–4690 DOI:10.1021/ja01351a026
  2. ↑ Carleton Ellis. Hydrogenation of Organic Substances, 3rd ed., Van Nostrand Company, New York, 1930, p. 564.
  3. ↑ Sabatier and Murat. Annales de chimie et de physique [9] 4, 258, (1915)
  4. ↑ Padoa and Ponti. Atti. R. accad. Lincei, 15, [5] 610 (1906); Gazzetta Chimica Italiana 37, [2] 105 (1907)
  5. ↑ W. E. Kaufmann, Roger Adams. The Use Of Platinum Oxide As A Catalyst In The Reduction Of Organic Compounds. Iv. Reduction Of Furfural And Its Derivatives. Journal of the American Chemical Society; 1923; 45(12); 3029–44 DOI:10.1021/ja01665a033
  6. ↑ Topsøe, H.; Clausen, B. S.; Massoth, F. E., Hydrotreating Catalysis, Science and Technology, Springer-Verlag: Berlin, 1996
  7. ↑ Organic Syntheses, Coll. Vol. 7, p. 386 (1990); Vol. 60, p. 92 (1981). http://orgsynth.org/orgsyn/pdfs/CV7P0386.pdf
  8. ↑ Organic Syntheses, Coll. Vol. 8, p. 152 (1993); Vol. 68, p. 227 (1990) http://orgsynth.org/orgsyn/pdfs/CV8P0152.pdf