Τι είναι η υδρογόνωση μεταφοράς;

Η υδρογόνωση μεταφοράς αναφέρεται στην επεξεργασία ενός στοιχείου ή μιας ένωσης με υδρογόνο από πηγή διαφορετική από το αέριο υδρογόνο. Μια χημική αντίδραση λαμβάνει χώρα μεταξύ της ουσίας που πρόκειται να τροποποιηθεί και του μοριακού υδρογόνου παρουσία καταλυτών, οι οποίοι διευκολύνουν την αντίδραση. Αυτή η διαδικασία χρησιμοποιείται συχνά στη βιομηχανική επεξεργασία οργανικών ενώσεων με βάση τον άνθρακα. Για παράδειγμα, η υγροποίηση άνθρακα περιλαμβάνει τη χρήση μεγάλης κλίμακας μεταφοράς υδρογόνωσης για την παραγωγή συνθετικών καυσίμων από άνθρακα.

Η χημική αντίδραση ουσιαστικά περιλαμβάνει την προσθήκη ζευγών ατόμων υδρογόνου στο υπό επεξεργασία υλικό. Στην υδρογόνωση μεταφοράς, αυτό επιτυγχάνεται χρησιμοποιώντας διαλύτες δότη ως πηγή υδρογόνου. Οι κοινοί διαλύτες δότη περιλαμβάνουν το μυρμηκικό οξύ και την ισοπροπυλική αλκοόλη, αν και ορισμένοι συντίθενται για χρήση σε μια συγκεκριμένη διαδικασία μεταφοράς. Η αντίδραση συνήθως συμβαίνει παρουσία ενός μεταλλικού καταλύτη, ο οποίος μειώνει την ελάχιστη ενέργεια που απαιτείται για την έναρξη της αντίδρασης.

Η υδρογόνωση μεταφοράς είναι ιδιαίτερα χρήσιμη στην οργανική σύνθεση, την παραγωγή ενώσεων με βάση τον άνθρακα μέσω οργανικών αντιδράσεων. Οργανομεταλλικοί καταλύτες, βασισμένοι στην ομάδα μετάλλων της πλατίνας, έχουν αναπτυχθεί για χρήση σε αυτή τη διαδικασία. Η ισοπροπυλική αλκοόλη είναι συχνά ο διαλύτης δότης και γίνεται ακετόνη αφού συνεισφέρει το υδρογόνο της. Οι ίδιοι οι καταλύτες παραμένουν αμετάβλητοι από την αντίδραση.

Η οργανοκαταλυτική υδρογόνωση μεταφοράς χρησιμοποιεί μη μεταλλικούς καταλύτες. Αυτά σχηματίζονται από στοιχεία κοινά σε οργανικές ενώσεις, όπως ο άνθρακας, το θείο και το υδρογόνο. Η ανάπτυξη αυτών των καταλυτών επιτρέπει την εφαρμογή της διαδικασίας μεταφοράς σε ένα ευρύτερο φάσμα χημικών ουσιών. Οι πιο συχνά χρησιμοποιούμενοι μεταλλικοί καταλύτες είναι αναποτελεσματικοί για την υδρογόνωση οργανικών ομάδων όπως η σειρά βενζολίου. Αυτή η κατηγορία χημικών διαδραματίζει σημαντικό ρόλο στην παραγωγή φαρμακευτικών προϊόντων, πλαστικών και βαφών.

Η υδρογόνωση με τη χρήση μη αέριων δοτών είναι εδώ και πολύ καιρό μια τυπική εργαστηριακή διαδικασία. Η έρευνα για την ίδια τη διαδικασία υδρογόνωσης μεταφοράς έχει ως κίνητρο τη σημασία της για τη φαρμακευτική και πετροχημική βιομηχανία. Η ανάπτυξη δοτών και καταλυτών υδρογόνου για χρήση με ουσίες που δεν είναι κατάλληλες για παραδοσιακή επεξεργασία μεταφοράς είναι ένας τομέας ενδιαφέροντος. Η έρευνα για καταλύτες που βασίζονται σε κοινά μέταλλα, όπως το νικέλιο, αντί της πλατίνας και άλλων σπάνιων μετάλλων, επιδιώκει να καταστήσει τη βιομηχανική διαδικασία πιο οικονομική.

Η χρήση ενός μη αερίου δότη υδρογόνου έχει πολλά πλεονεκτήματα όταν εφαρμόζεται σε μεγάλη κλίμακα. Τυπικά, ο τυπικός βιομηχανικός εξοπλισμός μπορεί να χρησιμοποιηθεί στη διαδικασία μεταφοράς, αντί του εξοπλισμού υπό πίεση που είναι απαραίτητος όταν χρησιμοποιείται αέριο. Το αέριο υδρογόνο είναι επίσης εξαιρετικά εύφλεκτο και απαιτεί μεγάλη προσοχή στην αποθήκευση και το χειρισμό. Αυτές οι σκέψεις καθιστούν τη χρήση υδρογόνου σε αέρια μορφή μια πολύ πιο δαπανηρή προσπάθεια από τη χρήση μη αέριων δοτών υδρογόνου.