Mis on ülekande hüdrogeenimine?

Ülekandmine hüdrogeenimine viitab elemendi või ühendi töötlemisele vesinikuga, mis ei ole gaasiline vesinik. Modifitseeritava aine ja molekulaarse vesiniku vahel toimub keemiline reaktsioon katalüsaatorite juuresolekul, mis hõlbustavad reaktsiooni. Seda protsessi kasutatakse sageli orgaaniliste süsinikupõhiste ühendite tööstuslikuks töötlemiseks. Näiteks söe veeldamine hõlmab laiaulatuslikku ülekande hüdrogeenimise kasutamist söest sünteetiliste kütuste tootmiseks.

Keemiline reaktsioon hõlmab sisuliselt vesinikuaatomite paaride lisamist töödeldavale materjalile. Ülekandmisel hüdrogeenimisel kasutatakse vesinikuallikana doonorlahusteid. Levinud doonorlahustid hõlmavad sipelghapet ja isopropüülalkoholi, kuigi mõned neist sünteesitakse kasutamiseks konkreetses ülekandeprotsessis. Reaktsioon toimub tavaliselt metallkatalüsaatori juuresolekul, mis vähendab reaktsiooni käivitamiseks vajalikku minimaalset energiat.

Ülekande hüdrogeenimine on eriti kasulik orgaanilises sünteesis, süsinikul põhinevate ühendite tootmisel orgaaniliste reaktsioonide abil. Selles protsessis kasutamiseks on välja töötatud metallorgaanilised katalüsaatorid, mis põhinevad metallide plaatinarühmal. Isopropüülalkohol on sageli doonorlahusti ja muutub pärast vesiniku lisamist atsetooniks. Katalüsaatorid ise on reaktsiooni käigus muutumatud.

Organokatalüütilise ülekande hüdrogeenimisel kasutatakse mittemetallilisi katalüsaatoreid. Need moodustuvad orgaanilistele ühenditele ühistest elementidest, nagu süsinik, väävel ja vesinik. Nende katalüsaatorite väljatöötamine võimaldab ülekandeprotsessi rakendada laiema hulga kemikaalide puhul. Enamasti kasutatavad metallkatalüsaatorid on ebaefektiivsed orgaaniliste rühmade, näiteks benseeni seeria hüdrogeenimisel. See kemikaaliklass mängib olulist rolli ravimite, plastide ja värvainete tootmisel.

Hüdrogeenimine mittegaasiliste doonorite abil on pikka aega olnud standardne laboriprotseduur. Ülekande hüdrogeenimisprotsessi enda uurimistööd on ajendatud selle olulisusest farmaatsia- ja naftakeemiatööstuses. Huvipakkuv valdkond on vesiniku doonorite ja katalüsaatorite väljatöötamine kasutamiseks koos ainetega, mis ei sobi traditsiooniliseks ülekandetöötluseks. Plaatina ja muude haruldaste metallide asemel tavalistel metallidel, näiteks niklil, põhinevate katalüsaatorite uurimine püüab muuta tööstusprotsessi kulutasuvamaks.

Mittegaasilise vesiniku doonori kasutamisel on laialdasel kasutamisel mitmeid eeliseid. Tavaliselt saab ülekandeprotsessis kasutada standardseid tööstusseadmeid, mitte gaasi kasutamisel vajalikke surveseadmeid. Vesinikgaas on samuti väga tuleohtlik ning nõuab ladustamisel ja käsitsemisel suurt ettevaatust. Nende kaalutluste tõttu on vesiniku kasutamine gaasis palju kulukam kui mittegaasiliste vesiniku doonorite kasutamine.