接触水素化特性、種類およびメカニズム

の 接触水素化 それは、分子状水素がより高速で化合物に添加される反応である。 Hの分子₂ それは最初にその共有結合を切断しなければならないだけでなく、それが非常に小さいので、それとそれが加えられるであろう化合物との間の効率的な衝突は起こりそうもない。.

水素受容体化合物は有機または無機であり得る。有機化合物においては、接触水素化のより多くの例が見出されるところにある。特に薬理学的活性を示すもの、またはその構造中に金属を組み込んだもの（有機金属化合物）.

Hを加えるとどうなりますか₂ 炭素でいっぱいの構造へ？それはその不飽和を減らします、すなわち、炭素は形成することができる単結合の最大の程度に達します.

したがって、H₂ それは二重（Ｃ＝Ｃ）および三重（Ｃ≡Ｃ）結合に付加される。それはカルボニル基（Ｃ＝Ｏ）にも付加することができる。.

従って、アルケンとアルキンは接触水素化によって反応する。構造を表面的に分析することによって、それがHを付加するかどうかを予測することができます。₂ ダブルリンクとトリプルリンクのみを検出する.

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接触水素化の特徴

この反応のメカニズムは画像に示されています。しかし、それを説明する前にいくつかの理論的側面に対処する必要があります.

灰色がかった球の表面は、見て分かるように、水素添加の優れた触媒である金属原子を表しています。.

まず第一に、水素化は発熱反応であり、すなわち低エネルギー化合物の形成の結果として熱を放出する。.

これは形成されたＣ − Ｈ結合の安定性により説明され、それはその後の破裂により分子状水素のＨ − Ｈ結合により必要とされるよりも多くのエネルギーを必要とする。.

他方、水素化は常に最初にＨ − Ｈ結合の切断を含む。この破裂は、多くの場合のように同質的になることがあります。

H-H => H∙+∙H

あるいは、例えば酸化亜鉛が水素化されている場合に起こり得るヘテロリチカ、ＺｎＯ：

H-H => H⁺ + H^-

2つの破裂の違いは、結合内の電子の分布の仕方にあることに注意してください。それらが等しく（共有的に）分布している場合、各Hは電子を保存することになります。一方、分布がイオン的であれば、電子なしで終わります。⁺, そしてもう一人は彼らに完全に勝ちます、H^-.

ホモリチックはこのための論理的機構の開発を可能にするが、両方の破裂は接触水素化において可能である。.

水素は気体なので、泡立たせて液体の表面で優勢になることを保証する必要があります。.

他方、水素化されるべき化合物は、水、アルコール、エーテル、エステルまたは液体アミンである媒体に可溶化されなければならない。そうでなければ、水素化は非常にゆっくりと進むだろう。.

水素化される化合物が溶解したら、反応媒体中に触媒も存在しなければならない。これは反応の速度を加速させる原因となります.

接触水素化では、通常、ニッケル、パラジウム、白金またはロジウムの微粉砕金属が使用され、これらはほとんどすべての有機溶媒に不溶である。それ故、２つの相が存在するであろう：溶解した化合物と水素を含む液相、および固相、触媒のそれ.

これらの金属はそれらの表面に寄与し、その結果、水素と化合物とが反応し、結合の切断が促進される。.

同様に、それらは種の拡散空間を減少させ、有効な分子衝突の数を増加させる。それだけでなく、反応さえも金属の細孔の中で起こります.

反応媒体が単相からなる場合、均一接触水素化の話がある。ここでは、金属が不溶性であるため、金属を純粋な状態で使用する余地はありません。.

代わりに、これらの金属の有機金属化合物が使用され、それらは可溶性でありそして高収率を有することが示されている。.

これらの有機金属化合物の一つは、ウィルキンソンの触媒である：トリス（トリフェニルホスフィン）ロジウムクロリド、［（Ｃ．₆H₅）₃P]₃RhCl。これらの化合物はHと錯体を形成する。₂, アルケンまたはアルキンへのその後の付加反応のためにそれを活性化する.

均一系水素化は、不均一系よりもはるかに多くの選択肢を提示する。なんで？化学は有機金属化合物であるため豊富である：それは新しい触媒を得るために金属（Ｐｔ、Ｐｄ、Ｒｈ、Ｎｉ）および配位子（金属中心に結合した有機または無機分子）を変えるのに十分である。.

今述べたように、不均一接触水素化は２つの相を有する：１つの液体と１つの固体.

金属触媒に加えて、固体混合物からなるものもあります。例えば、Lindlar触媒は、白金、炭酸カルシウム、酢酸鉛、およびキノリンで構成されています。.

リンドラー触媒は、アルケンの水素化には不十分であるという特殊性を有する。しかしながら、それは部分水素化に非常に有用であり、すなわちそれはアルキンに対して非常にうまく作用する。

RC≡CR+ H₂ => RHC = CHR

触媒として粉砕金属を用いた接触水素化のメカニズム.

灰色がかった球は、例えば白金の金属表面に対応する。分子H₂（紫色）は四置換アルケンのように金属表面に近づく。₂C = CR₂.

H₂ 金属原子を通って走る電子と相互作用し、破壊が起こり、一時的な結合がH-Mを形成します。ここでMは金属です。このプロセスは 化学吸着;つまり化学力による吸着.

アルケンも同様に相互作用しますが、リンクはその二重結合（点線）でそれを形成します。 H-H結合はすでに解離しており、各水素原子は金属に結合したままです。有機金属触媒の金属中心と同じように、中間錯体H-M-Hを形成します。.

それから、二重結合へのＨの移動が起こり、そしてそれは金属との結合を形成することを開く。次に、残りのHが元の二重結合のもう一方の炭素と結合し、生成したアルカンが最終的に放出されます。₂HC-CHR₂.

このメカニズムは、すべてのHが発生するまで、必要に応じて何度でも繰り返されます。₂ 完全に反応した.