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催化氫化在有機(jī)合成中的應(yīng)用
第２１卷哈爾濱師范大學(xué)自然科學(xué)學(xué)報
Ｖ０１．２１，Ｎｏ．５２００５
第５期
ＮＡＴＵＲＡＬＳＣＩＥＮＣＥＳＪｏｕＲＮＡＬＯＦＨＡＲＢＩＮＮＯＲＭＡＬ
ＵＮＩＶＥＲ馴
催化氫化在有機(jī)合成中的應(yīng)用
何艷
齊紅
（長春教育學(xué)院）
【摘要】催化氫化是在催化荊存在的條件下，氫與有機(jī)化合物發(fā)生的還原反
應(yīng)．催化氫化是還原反應(yīng)的一種重要形式，具有反應(yīng)易于控制、產(chǎn)物純度高、產(chǎn)率高、副產(chǎn)物少的優(yōu)點(diǎn)，在實(shí)驗(yàn)室和工業(yè)生產(chǎn)中應(yīng)用具有重要的意義．
關(guān)鍵詞：催化劑；催化氫化；活性；還原反應(yīng)；有機(jī)合成
２Ｎｉ—Ａ１＋２ＮａＯＨ＋２Ｈ２０＝２Ｎｉ＋２ＮａＡｌ０２＋
引言
３Ｈ２
還原反應(yīng)在有機(jī)合成中占有重要的地位，通
隨著制備催化劑的溫度、鎳鋁合金的組成、堿
過還原反應(yīng)可以得到一系列的有機(jī)產(chǎn)物．催化氫
的濃度、溶解時間及洗滌條件的不同，所制得催化
化是還原反應(yīng)的一種重要形式，具有反應(yīng)易于控劑的活性有很大差異．一般使用鎳鋁合金含鎳為制、產(chǎn)物純度高、產(chǎn)率高、副產(chǎn)物少的優(yōu)點(diǎn)，在實(shí)驗(yàn)３０％一５０％，濃度為２０％～３０％的氫氧化鈉溶液室和工業(yè)生產(chǎn)中應(yīng)用具有重要意義．催化氫化是
制得的鎳是催仡活性較高的灰黑色小顆粒多孔性在催化劑存在的條件下，有機(jī)化舍物與氫發(fā)生的
鎳粉，用它作催化劑時室溫下即可加氫．
還原反應(yīng)，反應(yīng)的實(shí)質(zhì)是氫分子加成到烯基、炔鈀一炭催化劑（Ｐｄ—ｃ），將鈀鹽水溶液浸漬基、羰基、氰基、芳環(huán)類不飽和基團(tuán)上使之成為飽在或吸附于活性炭上，再經(jīng)還原劑處理使其形成
和鍵的反應(yīng)，是７ｒ鍵斷裂與氫加成的反應(yīng)．由于金屬顆粒，經(jīng)洗滌、干燥得到鈀催化劑，使用時不
催化劑的存在，降低了反應(yīng)的活化能，從而加快了需滔化處理．鈀是一類性能優(yōu)良的催化劑，作用溫
反應(yīng)速度，選擇不同的催化劑和控制不同的反應(yīng)和，有較高的選擇性，適用于多種有機(jī)化合物的選條件可以達(dá)到具有選擇性合成的目的．擇性氫化還原．鈀作催化劑是烯烴、炔烴最好的氫化還原劑，它能在室溫、較低的氫壓下還原很多官
１
催化劑
能團(tuán)．鈀對毒物的敏感性差，不易中毒，是一種應(yīng)
催化劑是影響加氫還原反應(yīng)的主要因素．催
用范圍較廣的催化劑．
化劑性能的衡量標(biāo)準(zhǔn)很多，主要從催化劑的活性、２影響催化氫化的因素
用較多的有鎳、鈀兩種金屬催化劑．
２．１催化劑的選擇
工業(yè)常用的催化劑鎳，是用氫氧化鈉溶液處催化劑的突出特點(diǎn)是具有選擇性，適用于氫
理鎳鋁合金，鋁與氫氧化鈉反應(yīng)，生成了水溶性的化還原的催化劑是鎳和鈀一炭催化劑．催化劑的鋁酸鈉：
用量與被氫化有機(jī)物的類型、催化劑的種類、活性
收稿Ｂ期：２００５—０５—２０
萬
方數(shù)據(jù)０
選擇性、穩(wěn)定性這三個方面看催化劑優(yōu)劣，目前使
哈爾演師范大學(xué)自然科學(xué)學(xué)報
２００５正
及反應(yīng)條件等多種因素有關(guān)，一般在低壓氫化時催化劑用量較大。催化劑活性高時用量可適當(dāng)減少，有毒物存在時催化劑用量要適當(dāng)增加．增加催
化劑的用量可以大大加快反應(yīng)速度，因而在催化氫化中不能任意加大催化劑的用量，以避免氫化
反應(yīng)難以控制．催化氫化反應(yīng)中催化劑的用量一
般為被氫化有機(jī)物質(zhì)量的１０％一２０％（鎳），５％
一１０％（鈀一炭）；具體應(yīng)用時可根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果確
定催化劑的最佳用量．
２．２被氫化有機(jī)物的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)
被氫化有機(jī)物的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)是影響氫化反應(yīng)的重要因素．被氫化有機(jī)物向催化劑表面活性中心擴(kuò)散的難易程度決定了氫化反應(yīng)的難易程度，
空間阻礙效應(yīng)大的有機(jī)物很難靠近催化劑的活性
中心，很難擴(kuò)散，因此反應(yīng)較難進(jìn)行．為了克服空間效應(yīng)對氫化反應(yīng)的不利影響，使用強(qiáng)化反應(yīng)條件的方法，如提高反應(yīng)溫度、增加氫化反應(yīng)壓力，
使氫化反應(yīng)順利進(jìn)行．
不飽和有機(jī)物烯烴、炔烴、醛、酮、硝基化合物、羧酸衍生物等都可以進(jìn)行催化氫化，根據(jù)有機(jī)
物的結(jié)構(gòu)特征催化氫化的難易次序?yàn)椋悍枷阕逑趸咎家惶既I＞碳一碳雙鍵＞羰基＞芳香核．
空間阻礙效應(yīng)大的不易于催化氫化．２．３溫度和壓力
催化劑的活性和壽命與溫度有關(guān)．當(dāng)催化劑有足夠的活性時，再提高反應(yīng)溫度，會引起副反應(yīng)發(fā)生，使催化劑的選擇性降低．確定反應(yīng)溫度還需
考慮反應(yīng)物與產(chǎn)物的穩(wěn)定性，在達(dá)到要求的前提
下應(yīng)選擇較低的溫度．使用鈀作催化荊，多數(shù)氫化反應(yīng)可在較低的溫度和壓力下進(jìn)行；使用鎳作催化劑，要求在較高的溫度下進(jìn)行氫化反應(yīng)，但若超過１００℃，會使反應(yīng)過于激烈甚至失去控制．
壓力是強(qiáng)化催化氫化的重要手段．氫壓增大氫的濃度增大，使反應(yīng)物向催化劑活性中心擴(kuò)散速度加快，因而加快反應(yīng)速度．但壓力增大使反應(yīng)的選擇性降低．
２．４溶劑的極性和酸堿性
溶劑的極性和酸堿性以及對反應(yīng)物和產(chǎn)物的
溶解度都影響氫化反應(yīng)的速度和反應(yīng)的選擇性．原因是溶劑的存在使反應(yīng)物的吸附特性發(fā)生了變
化，也改變了氫的吸附量．溶劑的存在也能引起催化劑表面狀態(tài)的改變，可以使催化劑分散的更好，有利于被氫化有機(jī)物、氫、催化劑三者之問的接觸．使用不同的溶劑，催化氫化反應(yīng)速度不同，生成物也會不同．
萬
方數(shù)據(jù)對于加氫反應(yīng)，介質(zhì)的ｐＨ值的改變可以影
響催化劑表面對氫的吸附，從而改變反應(yīng)速度．
ｐＨ值不同還可以改變反應(yīng)的選擇性．加氫反應(yīng)大
多在中性介質(zhì)中進(jìn)行．催化氫化中常用的溶劑有
水、乙醇、乙酸、乙酸乙酯、四氫呋喃、環(huán)己烷等．
３催化氫化的應(yīng)用
３．１烯烴的催化氫化
當(dāng)烯烴和氫混合在２００。時不反應(yīng)，但有催化
劑鎳存在時，烯烴可以被催化氫化生成烷烴：
Ｒ－－ＣＨ：ＣＨ２單一ｃＨ２一ｃＨ２
ｎ
一
催化氫化反應(yīng)在工業(yè)上和研究上都很重要．
例如，汽油中若含有不飽和的烯烴，放置時聞長了
就會變黑生成高沸點(diǎn)的雜質(zhì)，要生產(chǎn)穩(wěn)定的汽油，可采用催化加氫，把汽油中所含的烯烴轉(zhuǎn)變?yōu)橥闊N．在油脂工業(yè)中常常使油脂烴基上的雙鍵加氫，這樣可使含有不飽和雙鍵的液態(tài)油脂氫化為固態(tài)的脂肪，以改良油脂的性能，提高利用價值．３．２芳環(huán)的氫化
由于芳環(huán)具有閉合共軛體系、能量低、結(jié)構(gòu)穩(wěn)
定的特點(diǎn)，芳環(huán)比烯烴難還原，但在高溫和催化劑存在的條件下，芳環(huán)可以被氫化．芳環(huán)氫化使用的
催化劑通常為鎳．這是工業(yè)上第一文庫網(wǎng)生產(chǎn)環(huán)己烷的方法，產(chǎn)品純度較高．
◎蒜Ｏ
３．３羰基的氫化
羰基化合物氫化制備相應(yīng)的醇是有機(jī)合成的重要方法．醛、酮的氫化活性大于芳環(huán)，小于不飽
和鍵．分子中如果有易被氫化的其它基團(tuán)同時存
在，使用Ｎｉ、Ｐｄ等催化劑容易被同時氫化，若采用ＣｕＯ—Ｃｒ２０，為催化劑，僅羰基被還原．一般情況下醛比酮容易發(fā)生氫化反應(yīng)．當(dāng)使用鎳為催化劑
時，要提高反應(yīng)溫度和壓力才可使氫化反應(yīng)順利
進(jìn)行．例如１一丁內(nèi)酯的制備：
ＨＣ｜『－－Ｃ：型２００燮－３００墼％｝Ｈ：＜
９９
Ｈｃ—弋
｜｜聲
｝＼９
■
６Ｈ，一ｃＨ’７
‘
‘
膽丁烯二醴酐
１一Ｔ內(nèi)醵
根據(jù)催化氫化進(jìn)行的程度�？陕�(lián)產(chǎn)１，４丁二醇、四氫呋喃，它們均是有機(jī)合成產(chǎn)物．在反應(yīng)過程中通過控制不同的反應(yīng)條件可以得到不同比例
第５期催化氫化在有機(jī)合成中的應(yīng)用
的產(chǎn)品
、／
一℃Ｖ
１２０擴(kuò)嶼刪ｚ
４腈的氫化
含有不飽和鍵的有機(jī)化合物，選擇合適的催化劑仃叫等８０腈還原為伯胺是有機(jī)合成中引入氨基的重要進(jìn)行催化氫化，在有機(jī)合成中具有廣泛的應(yīng)用．
方法之一．在脂肪族氨基化合物的制備中應(yīng)用較
多，可以在較溫和的條件下進(jìn)行氫化．反應(yīng)用鈀作
參考文獻(xiàn)
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一般在加壓條件下反應(yīng)．產(chǎn)物中除伯胺外還可得東教育出舨社．１９８７
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ＩＮｏＲＧＡＮＩＣＳＹＮＴＨＥＳＩＳ
ＨｅＹａｈＱｉ
Ｈｏｎｇ（Ｃｈａｎｇｅｈｕ
Ｅｄｕｃａｔｉｏｎ
Ｃｏｌｌｅｇｅ，）
ＡＢＳＴＲＡＣＴ
Ｃａｔａｌｙｔｉｃｈｙｄｒｏｇｅｎａｔｉｏｎｉｓ
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Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：Ｃａｔａｌｙｓｔ；Ｃａｔａｌｙｔｉｃｈｙｄｒｏｇｅｎａｔｉｏｎ；Ａｃｔｉｖｉｔｙ；Ｒｅｄｕｃｔｉｏｎｒｅａｃｔｉｏｎ；Ｏｒｇａｎｉｃｓｙｎｔｈｅｓｉｓ
（責(zé)任編輯：王丹紅）
萬
方數(shù)據(jù)
催化氫化在有機(jī)合成中的應(yīng)用
作者：作者單位：刊名：英文刊名：年，卷(期)：
何艷， 齊紅， He Yan， Qi Hong長春教育學(xué)院
哈爾濱師范大學(xué)自然科學(xué)學(xué)報
NATURAL SCIENCE JOURNAL OF HARBIN NORMAL UNIVERSITY2005,21(5)
參考文獻(xiàn)(4條)
1.韓維屏 催化化學(xué)導(dǎo)論 2004
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