Reja: Amaliy va labaratoriya mashg`ulotlariga tayyorgarlik ko`rish

Gisrogenlash. Gidroborlash (Braun reaksiyasi) va uning qo`shbog`ni gisrogenlash va gidratlash mahsulotlarinini olishda ishlatilishi

Gidrogenlash (hydrogenium — vodorod) — oddiy moddalar (kimyoviy elementlar)ga yoki murakkab birikmalarga katalizatorlar ishtirokida vodorod biriktirish reaksiyasi. Kimyoviy birikmalardan vodorodni ajratish — degidrogenlash esa G.ning aks reaksiyasidir. G. va degidrogenlash organik moddalarni katalizatorlar ishtirokida sintez qilishning muhim usullari boʻlib, oksidlanish-qaytarilish reaksiyalariga asoslangan. Bu reaksiyalar sanoatda ulkan reaktorlarda olib boriladi. Yogʻlar va kumirni G. shular jumlasiga kiradi. Boshqa qator reaksiyalarda G. va degidrogenlash reaksiyalari mujassamlashgan holda amalga oshiriladi. Etil spirtning katalizatorlar ishtirokida atsetaldegidga aylanishidan iborat qaytar reaksiya bunga misol boʻla oladi.
T-ra koʻtarilganda va N2 bosimi pasayganda atsetaldegid, aks holda etil spirti hosil boʻladi. G. va degidrogenlashda baʼzi metallar (Fe, Ni, Co, Pt, Os va h.k.), oksidlar (NiO, CoO, Sg2O3, MoO2 va h.k.), shuningdek sulfidlar (WS2, MoS2, CrnSm) katalizatorlar boʻlib xizmat qiladi.
G. va degidrogenlash sanoatda keng qoʻllaniladi. Masalan, koʻpgina kimyo korxonalariga xom ashyo boʻladigan va erituvchi hisoblanadigan metil spirt uglerod monoksidini pyx-xrom oksidlari (katalizator) ishtirokida gidrogenlab olinadi. Boshqa katalizatorlar ishlatilganda, yuqori spirtlar ham shu usul bilan olinadi. Margarin i.ch. yogʻlarni G.ga asoslangan. Kapron, anid (naylon) va b. materiallar ishlab chiqarila boshlashi munosabati bilan oraliq mahsulotlar (fenoldan siklogeksonal, adipin kislota dinitrilidan geksametilendiamin va anilindan siklogeksilamin) olishda G.dan keng foydalaniladi. SO ni turli katalizatorlar ishtirokida gidrogenlab, benzin, qattiq parafinlar yoki kislorodli organik birikmalar olish mumkin. Yuqori bosim ostida azot bilan vodorodni oʻzaro taʼsir ettirib, ammiakni sintezlash ham G.dir. G. monomerlar sanoatida kauchuk va smolalarsh sintez qilishda keng qoʻllaniladi. Sintetik polimerlar i.ch.da, stirol va uning hosilalarini olishda, alkilaromatik uglevodorodlardan — etilbenzolni stirolga, izopropilbenzolni metilstirolga aylantirishda degidrogenlashning ahamiyati katta.
Etilen va boshqa alkenlarning alkanlarga gidrogenlanishi issiqlik ajralib chiqishi bilan kechishiga qaramay, bu reaksiya faqat ma'lum katalizatorlar ishtirokida sezilarli tezlikda sodir bo'ladi. Katalizator, ta'rifiga ko'ra, reaktsiyaning issiqlik ta'siriga ta'sir qilmaydi va uning roli faollashuv energiyasini kamaytirishga kamayadi. Alkenlarning geterogen va bir jinsli katalitik gidrogenlanishini farqlash kerak.
Shunday qilib, bu ikkisi mening enantiomerlarim bo'ladi va bu mening reaktsiyamning mahsuli bo'ladi. syn qo'shish haqida gap ketganda. Keling, gidrogenlanish reaktsiyasiga yana bir misol keltiraylik. Keling, ko'prikli velosipedli birikma yasaymiz. Keling, mashhur ko'prikli velosiped birikmasini ko'rib chiqaylik. Keling, buni bu erda qila olamizmi, ko'raylik. Va mening qo'sh rishtalarim shu erda bo'ladi. Va keyin u metil guruhi bo'ladi. Va keyin bu erda ikkita metil guruhi bo'ladi, shunga o'xshash. Demak, bu turpentinda topilgan alfa pinen.
Va shuning uchun u vodorodlarga ega bo'lganda, palladiy bu vodorodlarni adsorbsiya qilganda, u bu ikki vodorodni mening qo'sh bog'imga qo'shadi, bu odam haqida o'ylab ko'ring, alfa-pinenni molekulalar sifatida o'ylab ko'ring, xuddi kosmik kema kabi, to'g'rimi? Va kema o'rnatish stantsiyasiga yaqinlashadi. Shunday qilib, kosmik kema asta-sekin pastga tushadi.
Geterogen gidrogenatsiyada mayda maydalangan metall katalizatorlar - platina, palladiy, ruteniy, rodiy, osmiy va nikel, sof shaklda yoki inert tashuvchilarda quvvatlanadi - BaSO 4, CaCO 3, faollashtirilgan uglerod, Al 2 O 3. Ularning barchasi organik muhitda erimaydi va geterogen katalizator sifatida ishlaydi. Ular orasida eng faollari ruteniy va rodyum, ammo platina va nikel eng keng tarqalgan. Platina odatda Adams katalizatori sifatida tanilgan qora dioksid PtO 2 shaklida ishlatiladi. Platin dioksidi xlorplatin kislotasi H 2 PtCl 6 ni eritish orqali olinadi. 6H 2 O yoki ammoniy geksaxlorplatinat (NH 4) 2 PtCl 6 natriy nitrat bilan. Alkenlarni Adams katalizatori bilan gidrogenlash odatda normal bosimda va 20-50 0 S haroratda spirt, sirka kislota, etil asetatda amalga oshiriladi. Vodorod orqali o'tganda, platina dioksidi to'g'ridan-to'g'ri reaktsiya idishida platina qora rangga kamayadi, bu gidrogenatsiyani katalizlaydi.
Boshqa faolroq platina guruhi metallari inert tayanchlarda ishlatiladi, masalan, Pd / C yoki Pd / BaSO 4, Ru / Al 2 O 3; Rh/C va boshqalar. Koʻmirda qoʻllab-quvvatlangan palladiy 0-20 0 S va normal bosimda alkenlarning alkanlarga gidrogenlanishini spirtli eritmada katalizlaydi. Nikel odatda "Raney nikel" deb ataladigan shaklda ishlatiladi. Ushbu katalizatorni olish uchun nikel-alyuminiy qotishmasi deyarli barcha alyuminiyni olib tashlash uchun issiq suvli gidroksidi bilan ishlov beriladi va neytral reaktsiyaga qadar suv bilan ishlanadi. Katalizator g'ovakli tuzilishga ega va shuning uchun skelet nikel katalizatori deb ham ataladi.
Kosmik kema o'rnatish stantsiyasiga yaqinlashadi. Va kosmik kemaning o'rnatish stantsiyasiga yaqinlashishining yagona yo'li bor. Va biz uni aynan shu erda chizganmiz. U teskari burilib, yuqoridan yaqinlasha olmadi, chunki bu metillarning sterik to'siqlari bor edi, shuning uchun u shunday yaqinlashadi. Molekulaning bu qismida sizning alkeningiz tekis qismdir, to'g'rimi? Bu molekulaning ushbu yo'lga yaqinlashishini osonlashtiradi. Kosmik kema o'xshashligi har doim o'quvchilarimga yordam beradi.
Shunday qilib, bu reaktsiya uchun faqat bitta mahsulot mavjud. Keling, buni bu erda chizishimiz mumkinligini ko'rib chiqaylik. Va keling, u qanday ko'rinishini ko'rib chiqaylik: u shunday ko'rinadi. Shunday qilib, bizning ikkita guruhimiz bor. Demak, vodorodlar pastdan qo'shiladi, to'g'rimi? Shunday qilib, bu vodorod, aytaylik, bu erda qo'shiladi. Bu metil guruhining o'sishiga olib keladi, shuning uchun bu erga vodorod qo'shilganda metil guruhi itariladi va keyin bu boshqa vodorod qarama-qarshi tomonga qo'shiladi.


Ikkala vodorod atomi ham katalizator metall yuzasidan qo'sh bog'ning uglerod atomlariga qo'shilganligi sababli, qo'shilish odatda qo'sh bog'ning bir tomonida sodir bo'ladi. Ushbu turdagi ulanish deyiladi sin- qo'shilish. Ikki reagent bo'lagi ko'p bog'lanishning turli tomonlariga qo'shilgan hollarda (ikki yoki uch marta), qarshi- qo'shilish. Shartlar sin- Va qarshi- atamalarga maʼno jihatidan teng cis- Va trans-. Chalkashmaslik va atamalarni noto'g'ri tushunish uchun sin- Va qarshi- ulanish turi va shartlariga qarang cis- Va trans- substratning tuzilishiga.
Alkenlardagi qo'sh bog'lanish bilan vodorodlanadi yuqori tezlik boshqa ko'plab funktsional guruhlar (C=O, COOR, CN) bilan solishtirganda va shuning uchun C=C qo'sh aloqaning gidrogenatsiyasi ko'pincha selektiv jarayondir, agar gidrogenatsiya engil sharoitlar(0-20 0 S va atmosfera bosimida).
Gomogen katalizatorlarning muhim afzalligi - ularning gidrogenlanish tezligidagi katta farqlar tufayli tri va tetra o'rnini bosuvchi qo'sh bog'lar mavjud bo'lganda mono yoki ikki o'rinbosar qo'sh bog'lanishni tanlab kamaytirish qobiliyatidir.

Bir hil katalizatorlarda vodorod qo'shilishi ham sodir bo'ladi sin- qo'shilish. Shunday qilib, tiklanish cis-buten-2 bu sharoitda deyteriyga olib keladi mezo-2,3-dideuterobutan.



Etilen va boshqa barcha alkenlarning alkanlarga gidrogenlanishi issiqlik ajralib chiqishi bilan kechishiga qaramay, bu reaksiya faqat ma'lum katalizatorlar ishtirokida etarli tezlikda sodir bo'ladi. Katalizator, ta'rifiga ko'ra, reaktsiyaning termal ta'siriga ta'sir qilmaydi va uning roli faollashuv energiyasini kamaytirishga kamayadi. Alkenlarning geterogen va bir jinsli katalitik gidrogenlanishini farqlash kerak. Geterogen gidrogenlashda mayda maydalangan metall katalizatorlar - platina, palladiy, ruteniy, rodiy, osmiy va nikel sof shaklda yoki inert tashuvchilarda quvvatlanadigan - BaSO4, CaCO3, faollashtirilgan uglerod va boshqalar ishlatiladi. Ularning barchasi organik muhitda erimaydi va geterogen katalizator sifatida ishlaydi.
Ular orasida eng faollari ruteniy va rodyum, ammo platina va nikel eng keng tarqalgan. Platina odatda Adams katalizatori sifatida tanilgan qora dioksid PtO2 shaklida ishlatiladi. Platin dioksidi xlorplatin kislotasi H2PtCl6 6H2O yoki ammoniy geksaxlorplatinat (NH4)2PtCl6 ni natriy nitrat bilan birlashtirish orqali olinadi. Alkenlarni Adams katalizatori bilan gidrogenlash odatda normal bosim va 20-50ºC haroratda spirt, sirka kislotasi yoki etil asetatda amalga oshiriladi. Vodorod orqali o'tganda, platina dioksidi to'g'ridan-to'g'ri reaktsiya idishida platina qora rangga kamayadi, bu gidrogenatsiyani katalizlaydi. Boshqa faolroq platina guruhi metallari inert tayanchlarda qo'llaniladi, masalan, Pd/C yoki Pb/BaSO4, Ru/Al2O3, Rh/C va boshqalar.
Ko'mirda qo'llab-quvvatlanadigan palladiy alkenlarning alkanlarga gidrogenlanishini 0 da spirt eritmasida katalizlaydi. - 20ºS va normal bosim. Nikel odatda "Raney nikel" deb ataladigan shaklda ishlatiladi. Ushbu katalizatorni olish uchun nikel-alyuminiy qotishmasi deyarli barcha alyuminiyni olib tashlash uchun issiq suvli gidroksidi bilan ishlov beriladi va neytral reaktsiyaga qadar suv bilan ishlanadi. Katalizator g'ovakli tuzilishga ega va shuning uchun skelet nikel katalizatori deb ham ataladi. Raney nikeliga nisbatan alkenlarni gidrogenlashning odatiy shartlari 5 - 10 atm gacha bo'lgan bosimni qo'llashni talab qiladi. va harorat 50 - 100ºS, ya'ni. bu katalizator platina guruhi metallariga qaraganda sezilarli darajada kamroq faol, ammo arzonroq. Quyida asiklik va siklik alkenlarning geterogen katalitik gidrogenatsiyasining ba'zi tipik misollari keltirilgan:
Ikkala vodorod atomi ham katalizator metallining yuzasidan qo'sh bog'langan uglerod atomlariga qo'shilganligi sababli, qo'shilish odatda qo'sh bog'ning bir tomonida sodir bo'ladi. Ushbu turdagi qo'shilish sinxron qo'shilish deb ataladi. Ko'p bog'lanishning turli tomonlaridan ikkita reaktiv fragmenti qo'shilgan hollarda (ikki yoki uch marta) qo'shilishga qarshi bo'ladi. Sin- va anti- atamalari maʼno jihatidan cis- va trans- atamalariga ekvivalentdir. Chalkashlik va tushunmovchilikni oldini olish uchun sin va anti atamalari qo'shilish turiga, cis va trans atamalari esa substratning (alken) tuzilishiga ishora qiladi.

3.