Vad är överföringshydrogenering?

Överföringhydrogenering avser behandling av ett element eller en förening med väte från en annan källa än gasformigt väte. En kemisk reaktion inträffar mellan ämnet som ska modifieras och molekylärt väte i närvaro av katalysatorer, vilket underlättar reaktionen. Denna process används ofta vid industriell behandling av organiska, kolbaserade föreningar. Exempelvis involverar kolsliknande kondensation storskalig användning av överföringshydrogenering för att producera syntetiska bränslen från kol.

Den kemiska reaktionen innefattar väsentligen tillsats av par väteatomer till det material som behandlas. Vid överföringshydrogenering åstadkommes detta med användning av givarlösningsmedel som vätekälla. Vanliga givarlösningsmedel inkluderar myrsyra och isopropylalkohol, även om vissa är syntetiserade för användning i en viss överföringsprocess. Reaktionen sker vanligtvis i närvaro av en metallisk katalysator, vilket minskar den minsta energi som krävs för att starta reaktionen.

Överföringshydrogenering är särskilt användbar vid organisk syntes, produktion av kolbaserade föreningar med organiska reaktioner. Organometalliska katalysatorer, baserade på platinagruppen av metaller, har utvecklats för användning i denna process. Isopropylalkohol är ofta givarlösningsmedlet och blir aceton efter att ha bidragit med dess väte. Katalysatorerna själva är oförändrade genom reaktionen.

Organokatalytisk överföringshydrogenering använder sig av icke-metalkatalysatorer. Dessa bildas av element som är gemensamma för organiska föreningar, såsom kol, svavel och väte. Utvecklingen av dessa katalysatorer gör det möjligt att använda överföringsprocessen på ett större kemikaliesortiment. De vanligaste använda metallkatalysatorerna är ineffektiva för hydreringen av organiska grupper såsom bensen-serien. Denna kemiska klass spelar en viktig roll i produktionen av läkemedel, plast och färgämnen.

Hydrogenering med icke-gasformiga givare har länge varit en standardlaboratorisk procedur. Forskning i själva överföringshydrogeneringsprocessen har motiverats av dess betydelse för den farmaceutiska och petrokemiska industrin. Utveckling av vätedonatorer och katalysatorer för användning med ämnen som inte är lämpliga för traditionell överföringsbehandling är ett område av intresse. Forskning om katalysatorer baserade på vanliga metaller, såsom nickel, istället för platina och andra sällsynta metaller syftar till att göra den industriella processen mer kostnadseffektiv.

Användningen av en icke-gasformig vätedonator har flera fördelar när den implementeras i stor skala. Vanligtvis kan standard industriell utrustning användas i överföringsprocessen, snarare än den tryckutrustning som är nödvändig vid användning av en gas. Vätgas är också extremt brandfarligt och kräver stor försiktighet vid lagring och hantering. Dessa överväganden gör användningen av väte i gasform till en mycket dyrare strävan än att använda icke-gasformiga vätedonatorer.