Wat is overdrachthydrogenering?
Transferhydrogenering verwijst naar de behandeling van een element of verbinding met waterstof uit een andere bron dan gasvormige waterstof. Er vindt een chemische reactie plaats tussen de te modificeren stof en moleculaire waterstof in aanwezigheid van katalysatoren, die de reactie vergemakkelijken. Dit proces wordt vaak gebruikt bij de industriële behandeling van organische verbindingen op koolstofbasis. Steenkoolliquefactie omvat bijvoorbeeld het grootschalige gebruik van overdrachtshydrogenering om synthetische brandstoffen uit steenkool te produceren.
De chemische reactie omvat in wezen het toevoegen van paren waterstofatomen aan het te behandelen materiaal. Bij overdrachtshydrogenering wordt dit bereikt met behulp van donoroplosmiddelen als de waterstofbron. Gebruikelijke donoroplosmiddelen omvatten mierenzuur en isopropylalcohol, hoewel sommige worden gesynthetiseerd voor gebruik in een bepaald overdrachtsproces. De reactie vindt meestal plaats in aanwezigheid van een metaalkatalysator, die de minimale energie die nodig is om de reactie te starten vermindert.
Transferhydrogenering is met name nuttig bij organische synthese, de productie van op koolstof gebaseerde verbindingen door middel van organische reacties. Organometallische katalysatoren, gebaseerd op de platinagroep van metalen, zijn ontwikkeld voor gebruik in dit proces. Isopropylalcohol is vaak het donoroplosmiddel en wordt aceton nadat het zijn waterstof heeft bijgedragen. De katalysatoren zelf zijn niet veranderd door de reactie.
Organokatalytische overdrachthydrogenering maakt gebruik van niet-metalen katalysatoren. Deze worden gevormd uit elementen die gemeenschappelijk zijn voor organische verbindingen, zoals koolstof, zwavel en waterstof. Door de ontwikkeling van deze katalysatoren kan het overdrachtsproces op een groter aantal chemicaliën worden toegepast. De meest algemeen gebruikte metaalkatalysatoren zijn niet effectief voor de hydrogenering van organische groepen zoals de benzeenserie. Deze chemische klasse speelt een belangrijke rol bij de productie van geneesmiddelen, kunststoffen en kleurstoffen.
Hydrogenering met behulp van niet-gasvormige donoren is al lang een standaard laboratoriumprocedure. Onderzoek naar het transferhydrogeneringsproces zelf is gemotiveerd door het belang ervan voor de farmaceutische en petrochemische industrie. De ontwikkeling van waterstofdonoren en -katalysatoren voor gebruik met stoffen die niet geschikt zijn voor traditionele overdrachtsverwerking is een aandachtsgebied. Onderzoek naar katalysatoren op basis van gewone metalen, zoals nikkel, in plaats van platina en andere zeldzame metalen, wil het industriële proces kosteneffectiever maken.
Het gebruik van een niet-gasvormige waterstofdonor heeft verschillende voordelen wanneer het op grote schaal wordt geïmplementeerd. Gewoonlijk kan standaard industriële apparatuur worden gebruikt in het overdrachtsproces, in plaats van de apparatuur onder druk die nodig is bij het gebruik van een gas. Waterstofgas is ook zeer brandbaar en vereist grote zorg bij opslag en hantering. Deze overwegingen maken het gebruik van waterstof in gas een veel duurdere onderneming dan het gebruik van niet-gasvormige waterstofdonors.