المرجع الالكتروني للمعلوماتية
المرجع الألكتروني للمعلوماتية

علم الكيمياء
عدد المواضيع في هذا القسم 11123 موضوعاً
علم الكيمياء
الكيمياء التحليلية
الكيمياء الحياتية
الكيمياء العضوية
الكيمياء الفيزيائية
الكيمياء اللاعضوية
مواضيع اخرى في الكيمياء
الكيمياء الصناعية

Untitled Document
أبحث عن شيء أخر المرجع الالكتروني للمعلوماتية
القيمة الغذائية للثوم Garlic
2024-11-20
العيوب الفسيولوجية التي تصيب الثوم
2024-11-20
التربة المناسبة لزراعة الثوم
2024-11-20
البنجر (الشوندر) Garden Beet (من الزراعة الى الحصاد)
2024-11-20
الصحافة العسكرية ووظائفها
2024-11-19
الصحافة العسكرية
2024-11-19

Polydentate Ligands
5-3-2019
التناقض بين التمسّك بالحقّ وبين الأهواء النفسيّة
23-10-2014
المطابقة التاريخية
9-10-2014
الإعلام العربي و تحديات العولمة
22-12-2020
الفيروسات التي تصيب القمح
2-7-2018
محتوى الأرض من المادة العضوية وعلاقته بالخصوبة
23-4-2018

Reduction of Alkenes: Hydrogenation  
  
5645   01:20 مساءً   date: 20-5-2017
Author : John McMurry
Book or Source : Organic Chemistry
Page and Part : 9th. p 235


Read More
Date: 11-1-2020 1552
Date: 5-7-2019 1904
Date: 23-5-2017 1737

Reduction of Alkenes: Hydrogenation

Alkenes react with H2 in the presence of a metal catalyst such as palladium or platinum to yield the corresponding saturated alkane addition products. We describe the result by saying that the double bond has been hydrogenated, or reduced. Note that the word reduction is used somewhat differently in organic chemistry from what you might have learned previously. In general chemistry, a reduction is defined as the gain of one or more electrons by an atom. In organic chemistry, however, a reduction is a reaction that results in a gain of electron density for carbon, caused either by bond formation between carbon and a less electronegative atom—usually hydrogen—or by bond-breaking between carbon and a more electronegative atom—usually oxygen, nitrogen, or a halogen.

Platinum and palladium are the most common laboratory catalysts for alkene hydrogenations. Palladium is normally used as a very fine powder “supported” on an inert material such as charcoal (Pd/C) to maximize surface area. Platinum is normally used as PtO2, a reagent known as Adams’ catalyst after its discoverer, Roger Adams.

Catalytic hydrogenation, unlike most other organic reactions, is a heterogeneous process rather than a homogeneous one. That is, the hydrogenation reaction does not occur in a homogeneous solution but instead takes place on the surface of solid catalyst particles. Hydrogenation usually occurs with syn stereochemistry: both hydrogens add to the double bond from the same face.

As shown in Figure 1.1, hydrogenation begins with adsorption of H2 onto the catalyst surface. Complexation between catalyst and alkene then occurs as a vacant orbital on the metal interacts with the filled alkene π orbital. In the final steps, hydrogen is inserted into the double bond and the saturated product diffuses away from the catalyst. The stereochemistry of hydrogenation is syn because both hydrogens add to the double bond from the same catalyst surface.

Figure 1.1 Mechanism of alkene hydrogenation.

An interesting feature of catalytic hydrogenation is that the reaction is extremely sensitive to the steric environment around the double bond. As a result, the catalyst usually approaches the more accessible face of an alkene, giving rise to a single product. In a-pinene, for example, one of the methyl groups attached to the four-membered ring hangs over the top face of the double bond and blocks approach of the hydrogenation catalyst from that side. Reduction therefore occurs exclusively from the bottom face to yield the product shown.

Alkenes are much more reactive toward catalytic hydrogenation than most other unsaturated functional groups, and the reaction is therefore quite selective. Other functional groups, such as aldehydes, ketones, esters, and nitriles, often survive alkene hydrogenation conditions unchanged, although reaction with these groups does occur under more vigorous conditions. Note that, particularly in the hydrogenation of methyl 3-phenylpropenoate shown below, the aromatic ring is not reduced by hydrogen and palladium even though it contains apparent double bonds.

In addition to its usefulness in the laboratory, catalytic hydrogenation is also important in the food industry, where unsaturated vegetable oils are reduced on a large scale to produce the saturated fats used in margarine and cooking products (Figure 1.2). Vegetable oils are triesters of glycerol, HOCH2CH(OH)CH2OH, with three long-chain carboxylic acids called fatty acids. The fatty acids are generally polyunsaturated, and their double bonds have cis stereochemistry. Complete hydrogenation yields the corresponding saturated fatty acids, but incomplete hydrogenation often results in partial cis–trans isomerization of a remaining double bond. When eaten and digested, the free trans fatty acids are released, raising blood cholesterol levels and potentially contributing to coronary problems.

Figure 1.2 Catalytic hydrogenation of polyunsaturated fats leads to saturated products, along with a small amount of isomerized trans fats.

Double-bond reductions are extremely common in biological pathways, although the mechanism is of course different from that of laboratory catalytic hydrogenation over palladium. As with biological hydrations  biological reductions usually occur in two steps and require that the double bond be adjacent to a carbonyl group. In the first step, the biological reducing agent NADPH (reduced nicotinamide adenine dinucleotide phosphate), adds a hydride ion (H:-) to the double bond to give an anion. In the second, the anion is protonated by acid HA, leading to overall addition of H2. An example is the reduction of trans-crotonyl ACP to yield butyryl ACP, a step involved in the biosynthesis of fatty acids (Figure 1.3).

Figure 1.3 Reduction of the carbon–carbon double bond in trans-crotonyl ACP, a step in the biosynthesis of fatty acids. One hydrogen is delivered from NADPH as a hydride ion, H:- ; the other hydrogen is delivered by protonation of the anion intermediate with an acid, HA.




هي أحد فروع علم الكيمياء. ويدرس بنية وخواص وتفاعلات المركبات والمواد العضوية، أي المواد التي تحتوي على عناصر الكربون والهيدروجين والاوكسجين والنتروجين واحيانا الكبريت (كل ما يحتويه تركيب جسم الكائن الحي مثلا البروتين يحوي تلك العناصر). وكذلك دراسة البنية تتضمن استخدام المطيافية (مثل رنين مغناطيسي نووي) ومطيافية الكتلة والطرق الفيزيائية والكيميائية الأخرى لتحديد التركيب الكيميائي والصيغة الكيميائية للمركبات العضوية. إلى عناصر أخرى و تشمل:- كيمياء عضوية فلزية و كيمياء عضوية لا فلزية.


إن هذا العلم متشعب و متفرع و له علاقة بعلوم أخرى كثيرة ويعرف بكيمياء الكائنات الحية على اختلاف أنواعها عن طريق دراسة المكونات الخلوية لهذه الكائنات من حيث التراكيب الكيميائية لهذه المكونات ومناطق تواجدها ووظائفها الحيوية فضلا عن دراسة التفاعلات الحيوية المختلفة التي تحدث داخل هذه الخلايا الحية من حيث البناء والتخليق، أو من حيث الهدم وإنتاج الطاقة .


علم يقوم على دراسة خواص وبناء مختلف المواد والجسيمات التي تتكون منها هذه المواد وذلك تبعا لتركيبها وبنائها الكيميائيين وللظروف التي توجد فيها وعلى دراسة التفاعلات الكيميائية والاشكال الأخرى من التأثير المتبادل بين المواد تبعا لتركيبها الكيميائي وبنائها ، وللظروف الفيزيائية التي تحدث فيها هذه التفاعلات. يعود نشوء الكيمياء الفيزيائية إلى منتصف القرن الثامن عشر . فقد أدت المعلومات التي تجمعت حتى تلك الفترة في فرعي الفيزياء والكيمياء إلى فصل الكيمياء الفيزيائية كمادة علمية مستقلة ، كما ساعدت على تطورها فيما بعد .