Was ist Transferhydrierung?
Transferhydrierung bezieht sich auf die Behandlung eines Elements oder einer Verbindung mit Wasserstoff aus einer anderen Quelle als gasförmigem Wasserstoff. In Gegenwart von Katalysatoren findet eine chemische Reaktion zwischen der zu modifizierenden Substanz und molekularem Wasserstoff statt, die die Reaktion erleichtert. Dieses Verfahren wird häufig bei der industriellen Behandlung von organischen Verbindungen auf Kohlenstoffbasis angewendet. Beispielsweise beinhaltet die Kohleverflüssigung die großtechnische Verwendung von Transferhydrierung zur Herstellung synthetischer Brennstoffe aus Kohle.
Bei der chemischen Reaktion werden dem zu behandelnden Material im wesentlichen Paare von Wasserstoffatomen zugesetzt. Bei der Transferhydrierung wird dies unter Verwendung von Donorlösungsmitteln als Wasserstoffquelle erreicht. Übliche Donorlösungsmittel umfassen Ameisensäure und Isopropylalkohol, obwohl einige zur Verwendung in einem bestimmten Übertragungsverfahren synthetisiert werden. Die Reaktion findet normalerweise in Gegenwart eines metallischen Katalysators statt, wodurch die zum Starten der Reaktion erforderliche Mindestenergie verringert wird.
Transferhydrierung ist besonders nützlich bei der organischen Synthese, der Herstellung von Verbindungen auf Kohlenstoffbasis mittels organischer Reaktionen. Für diesen Prozess wurden metallorganische Katalysatoren auf Basis der Platingruppe der Metalle entwickelt. Isopropylalkohol ist häufig das Donorlösungsmittel und wird nach Einbringung seines Wasserstoffs zu Aceton. Die Katalysatoren selbst bleiben durch die Reaktion unverändert.
Bei der organokatalytischen Transferhydrierung werden Nichtmetallkatalysatoren verwendet. Diese werden aus Elementen gebildet, die organischen Verbindungen gemeinsam sind, wie Kohlenstoff, Schwefel und Wasserstoff. Die Entwicklung dieser Katalysatoren ermöglicht die Anwendung des Transferprozesses auf ein breiteres Spektrum von Chemikalien. Die am häufigsten verwendeten Metallkatalysatoren sind für die Hydrierung organischer Gruppen wie der Benzolreihe unwirksam. Diese chemische Klasse spielt eine wichtige Rolle bei der Herstellung von Pharmazeutika, Kunststoffen und Farbstoffen.
Die Hydrierung mit nicht gasförmigen Spendern ist seit langem ein Standardlaborverfahren. Die Erforschung des Transferhydrierungsprozesses selbst wurde durch seine Bedeutung für die pharmazeutische und petrochemische Industrie motiviert. Die Entwicklung von Wasserstoffdonoren und Katalysatoren zur Verwendung mit Substanzen, die für die herkömmliche Übertragungsverarbeitung nicht geeignet sind, ist ein Gebiet von Interesse. Die Erforschung von Katalysatoren auf der Basis von unedlen Metallen wie Nickel anstelle von Platin und anderen seltenen Metallen soll das industrielle Verfahren kostengünstiger machen.
Die Verwendung eines nicht gasförmigen Wasserstoffdonors hat mehrere Vorteile, wenn er in großem Maßstab implementiert wird. Typischerweise können Standard-Industrieanlagen für den Transferprozess verwendet werden, anstatt die bei Verwendung eines Gases erforderlichen unter Druck stehenden Anlagen. Wasserstoffgas ist auch extrem entflammbar und erfordert große Sorgfalt bei der Lagerung und Handhabung. Diese Überlegungen machen die Verwendung von Wasserstoff in Gasform zu einem viel teureren Unterfangen als die Verwendung von nicht gasförmigen Wasserstoffgebern.