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. 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. 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 () 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.Denis H. James William M. Castor, “Styrene” in Ullmann’s Encyclopedia of Industrial Chemistry, Wiley-VCH, Weinheim, 2005. 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:Günther Reuss, Walter Disteldorf, Armin Otto Gamer, Albrecht Hilt “Formaldehyde” in Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry, 2002, Wiley-VCH, Weinheim. 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. Bután Butén Ciklohexán Propán
Homogén katalízis Bár ipari jelentőséggel nem rendelkezik, de az alkánok dehidrogénezése homogén katalitikus reakciókkal is elvégezhető, ebben különösen hatékonyak a pincer-komplexek.
Kifejlesztették a szilánok dehidrogénezéses kapcsolási reakcióját is. 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.Staubitz, A.; Robertson, A. P. M.; Manners, I., "Ammonia-Borane and Related Compounds as Dihydrogen Sources", Chemical Reviews 2010, volume 110, pp. 4079-4124..
Jegyzetek
Fordítás
Források Advanced Organic Chemistry, Jerry March, 1162-1173. https://web.archive.org/web/20120425062000/http://www.firstprincipals.com/DeHydrogenation.htm
Kategória:Szerves reakciók