Deshidrogenación
La deshidrogenación es una reacción química que implica la eliminación de hidrógeno , generalmente de una molécula orgánica. Es el reverso de la hidrogenación . La deshidrogenación es importante, tanto como reacción útil como como problema grave. En su forma más simple, es una forma útil de convertir alcanos , que son relativamente inertes y, por lo tanto, de bajo valor, en olefinas , que son reactivas y, por lo tanto, más valiosas. Los alquenos son precursores de aldehídos , alcoholes , polímeros y aromáticos . [1] Como reacción problemática, el ensuciamiento e inactivación de muchos catalizadores surge a través de la coquización., que es la polimerización deshidrogenante de sustratos orgánicos. [2]
Las enzimas que catalizan la deshidrogenación se denominan deshidrogenasas .
Rutas catalíticas heterogéneas
Estireno
Los procesos de deshidrogenación se utilizan ampliamente para producir aromáticos en la industria petroquímica . Estos procesos son altamente endotérmicos y requieren temperaturas de 500 ° C y superiores. [1] [3] La deshidrogenación también convierte las grasas saturadas a grasas insaturadas . Una de las reacciones de deshidrogenación a mayor escala es la producción de estireno por deshidrogenación de etilbenceno . Los catalizadores de deshidrogenación típicos se basan en óxido de hierro (III) , promovido por varios por ciento de óxido de potasio o carbonato de potasio . [4]
- C 6 H 5 CH 2 CH 3 → C 6 H 5 CH = CH 2 + H 2
Otros alquenos
La importancia de la deshidrogenación catalítica de los hidrocarburos parafínicos a olefinas ha ido creciendo de manera constante en los últimos años. Las olefinas ligeras, como los butenos, son materias primas importantes para la síntesis de polímeros, aditivos de gasolina y varios otros productos petroquímicos. Los procesos de craqueo, especialmente el craqueo catalítico fluido y el craqueo a vapor, producen monoolefinas de alta pureza, como el 1-buteno o el isobuteno. A pesar de tales procesos, actualmente más investigación se centra en el desarrollo de alternativas como la deshidrogenación oxidativa (ODH) por dos razones: (1) las reacciones no deseadas tienen lugar a alta temperatura que conducen a la coquización y la desactivación del catalizador, lo que hace inevitable la regeneración frecuente del catalizador, (2 ) consume una gran cantidad de calor y requiere altas temperaturas de reacción.La deshidrogenación oxidativa (ODH) del n-butano es una alternativa a los procesos clásicos de deshidrogenación, craqueo al vapor y craqueo catalítico fluido.[5] Propano [6]
Deshidrogenación de parafinas y olefinas : las parafinas como el n - pentano y el isopentano se pueden convertir en penteno e isopenteno utilizando óxido de cromo (III) como catalizador a 500 ° C.
Formaldehído
El formaldehído se produce industrialmente mediante la oxidación catalítica del metanol , que también puede verse como una deshidrogenación utilizando O 2 como aceptor. Los catalizadores más comunes son de plata de metal o una mezcla de un hierro y molibdeno o vanadio óxidos . En el proceso de formox comúnmente utilizado , el metanol y el oxígeno reaccionan a aprox. 250–400 ° C en presencia de óxido de hierro en combinación con molibdeno y / o vanadio para producir formaldehído de acuerdo con la ecuación química : [7]
- 2 CH 3 OH + O 2 → 2 CH 2 O + 2 H 2 O
Rutas catalíticas homogéneas
Se han descrito diversos procesos de deshidrogenación para compuestos orgánicos . Esta deshidrogenación es de interés en la síntesis de productos químicos orgánicos finos. [8] Tales reacciones a menudo se basan en catalizadores de metales de transición. [9] [10] La deshidrogenación de alcanos no funcionalizados puede efectuarse mediante catálisis homogénea . Especialmente activos para esta reacción son los complejos de pinza . [11] [12]
Procesos estequiométricos
La deshidrogenación de aminas a nitrilos usando una variedad de reactivos , como pentafluoruro de yodo ( IF
5).
En la aromatización típica , se pueden aromatizar anillos alicíclicos de seis miembros , por ejemplo , ciclohexeno , en presencia de aceptores de hidrogenación. Los elementos azufre y selenio promueven este proceso. A escala de laboratorio, las quinonas , especialmente la 2,3-dicloro-5,6-diciano-1,4-benzoquinona (DDQ) son eficaces.
Hidruros del grupo principal
El acoplamiento deshidrogenante de silanos también se ha desarrollado. [13]
- n PhSiH 3 → [PhSiH] n + n H 2
La deshidrogenación de amina-boranos es una reacción relacionada. Este proceso una vez ganó interés por su potencial para el almacenamiento de hidrógeno . [14]
Referencias
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- Reacciones de eliminación
- Hidrógeno
