Química Orgânica II
p>Porque esta reacção ocorre numa superfície plana, a adição de hidrogénio ocorre na mesma face da dupla ligação – uma adição sinusoidal, por outras palavras. A hidrogenação catalítica do 1,2-dimetilciclopentano produzirá, por exemplo, o produto cis dimethylcycloalkane, com pouca ou nenhuma formação de um produto trans.
Reacções concorrentes
Outras ligações duplas como C=O também podem ser hidrogenadas, mas esta redução é normalmente mais lenta do que para a hidrogenação de alcenos. Este facto pode ser aproveitado para a realização de reacções selectivas. Por exemplo, a hidrogenação de uma dupla ligação carbono-carbono pode ser conseguida sem reduzir simultaneamente uma ligação carbono-carbono na mesma molécula. Por exemplo, a dupla ligação carbono-carbono do seguinte aldeído pode ser reduzida seletivamente:
Aplicações comuns
Reações de hidrogenação são amplamente utilizadas para criar bens comerciais. A hidrogenação é usada na indústria alimentícia para fazer uma grande variedade de produtos manufaturados, como pastas para barrar e encurtar, a partir de óleos líquidos. Este processo também aumenta a estabilidade química dos produtos e produz produtos semi-sólidos como a margarina. A hidrogenação também é utilizada no processamento de carvão. O carvão sólido é convertido em um líquido através da adição de hidrogênio. A liquefação do carvão torna-o disponível para ser usado como combustível.
Gorduras trans
Hidrogenação catalítica de alcenos é atualmente um tópico quente na química de alimentos. A margarina é produzida pela hidrogenação parcial de duplas ligações nos ácidos gordos insaturados em óleos vegetais líquidos, geralmente com um catalisador de níquel. A hidrogenação completa produziria ácidos gordos totalmente saturados e conduziria a um produto semelhante a uma larva, demasiado difícil de espalhar em torradas, pelo que as condições são ajustadas para assegurar que apenas algumas das ligações duplas são hidrogenadas enquanto outras são deixadas no lugar, resultando num produto macio e espalhável. Este processo é chamado hidrogenação parcial. (você pode aprender mais sobre a base química da relação entre a saturação lipídica e o ponto de fusão no livro de Soderberg, seção 2.4D).
Recentemente, no entanto, os cientistas têm se preocupado cada vez mais com a presença de ácidos graxos não naturais encontrados na margarina e outros produtos alimentícios feitos de óleos parcialmente hidrogenados. Os ácidos graxos insaturados naturais têm principalmente ligações duplas cis. Nos ácidos graxos não naturais encontrados nas margarinas, a estereoquímica cis natural tem sido convertida em trans. Os ácidos gordos trans têm sido associados a doenças cardíacas e a algumas formas de cancro.
Parece que estes isómeros de ácidos gordos trans não naturais são produzidos de forma não intencional pelo processo de hidrogenação. O problema é que não há controle sobre a regioquímica ou estereoquímica da reação inversa (desidrogenação). Como apenas uma quantidade limitada de hidrogênio é usada para alcançar a hidrogenação parcial (e não completa), o processo é reversível, o que significa que as ligações duplas tendem a se re-formar – e quando o fazem, muitas vezes está na configuração trans de baixa energia, ao invés da configuração cis natural. A figura abaixo mostra a hidrogenação parcial de um hidrocarboneto ácido linoleico sobre um catalisador de níquel, resultando em ácido oleico, que é o produto cis-insaturado desejado, bem como ácido elaídico, o produto de gordura trans indesejável.
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).