Organikus kémia II
Mivel ez a reakció sík felületen zajlik, a hidrogén addíciója a kettős kötés azonos oldalán történik – más szóval szinaddíció. Az 1,2-dimetilciklopentán katalitikus hidrogénezése során például a cisz-dimetilcikloalkán termék keletkezik, és csak kevés transz termék képződik, vagy egyáltalán nem keletkezik.
Versengő reakciók
A többi kettős kötés, például a C=O is hidrogénezhető, de ez a redukció általában lassabb, mint az alkének hidrogénezése esetén. Ez a tény előnyösen kihasználható szelektív reakciók elvégzésénél. Például egy szén-szén kettős kötés hidrogénezése megvalósítható anélkül, hogy egyidejűleg egy karbonilkötést redukálnánk ugyanabban a molekulában. Például az alábbi aldehid szén-szén kettős kötése szelektíven redukálható:
Közönséges alkalmazások
A hidrogénezési reakciókat széles körben használják kereskedelmi termékek előállítására. A hidrogénezést az élelmiszeriparban arra használják, hogy folyékony olajokból sokféle iparcikket, például kenőcsöket és zsiradékokat állítsanak elő. Ez a folyamat növeli a termékek kémiai stabilitását is, és olyan félig szilárd termékeket eredményez, mint a margarin. A hidrogénezést a szénfeldolgozásban is alkalmazzák. A szilárd szenet hidrogén hozzáadásával folyékonnyá alakítják. A szén cseppfolyósításával a szén üzemanyagként felhasználhatóvá válik.
Transzzsírok
Az alkének katalitikus hidrogénezése jelenleg az élelmiszerkémia egyik legforróbb témája. A margarint a folyékony növényi olajokban lévő telítetlen zsírsavak kettős kötéseinek részleges hidrogénezésével állítják elő, általában nikkelkatalizátorral. A teljes hidrogénezés teljesen telített zsírsavakat eredményezne, és olyan zsírszerű terméket eredményezne, amely túl kemény a pirítósra kenéshez, ezért a körülményeket úgy állítják be, hogy a kettős kötéseknek csak egy része hidrogéneződjön, míg a többi megmaradjon, így lágy és kenhető terméket kapunk. Ezt a folyamatot részleges hidrogénezésnek nevezik. (a lipidek telítettsége és az olvadáspont közötti kapcsolat kémiai alapjairól többet megtudhat Soderberg könyvének 2.4D. fejezetében).
A közelmúltban azonban a tudósok egyre inkább aggódnak a margarinban és más, részlegesen hidrogénezett olajokból készült élelmiszerekben található természetellenes zsírsavak miatt. A természetes telítetlen zsírsavak főként cisz kettős kötéssel rendelkeznek. A margarinokban található természetellenes zsírsavakban a természetben előforduló cisz sztereokémiát transzra alakították át. A transz-zsírsavakat összefüggésbe hozták a szívbetegségekkel és a rák egyes formáival.
Úgy tűnik, hogy ezek a természetellenes transz-zsírsav izomerek a hidrogénezési folyamat során akaratlanul keletkeznek. A probléma az, hogy a fordított (dehidrogénezési) reakció regiokémiáját vagy sztereokémiáját nem lehet ellenőrizni. Mivel csak korlátozott mennyiségű hidrogént használnak fel a részleges (és nem a teljes) hidrogénezéshez, a folyamat reverzibilis, ami azt jelenti, hogy a kettős kötések hajlamosak újra kialakulni – és amikor ez megtörténik, akkor gyakran az alacsonyabb energiájú transz konfigurációban, nem pedig a természetes cisz konfigurációban. Az alábbi ábra a linolsav szénhidrogén részleges hidrogénezését mutatja nikkelkatalizátoron, amelynek eredményeként olajsav keletkezik, amely a kívánt cisz-telítetlen termék, valamint elaidinsav, a nemkívánatos transz zsírtermék.
Food producers are increasingly adopting alternative hydrogenation technologies and production strategies in order to offer products that are free of trans fatty acids. (See J. Am. Diet. Assoc. 2006, 106, 867 for a detailed review of this topic).