Chimie organică II
Pentru că această reacție are loc pe o suprafață plană, adiția de hidrogen are loc pe aceeași față a dublei legături – cu alte cuvinte, o adiție sinusoidală. Hidrogenarea catalitică a 1,2-dimetilciclopentanului va da, de exemplu, produsul cis dimetilcicloalcană, cu formare mică sau deloc a unui produs trans.
Reacții concurente
Alte duble legături, cum ar fi C=O, pot fi, de asemenea, hidrogenate, dar această reducere este, de obicei, mai lentă decât în cazul hidrogenării alchenelor. Acest fapt poate fi folosit în mod avantajos în realizarea unor reacții selective. De exemplu, hidrogenarea unei duble legături carbon-carbon poate fi realizată fără a reduce simultan o legătură carbonil din aceeași moleculă. De exemplu, dubla legătură carbon-carbon din următoarea aldehidă poate fi redusă selectiv:
Aplicații comune
Reacțiile de hidrogenare sunt utilizate pe scară largă pentru a crea bunuri comerciale. Hidrogenarea este utilizată în industria alimentară pentru a obține o mare varietate de produse manufacturate, cum ar fi produsele tartinabile și shortenings, din uleiuri lichide. Acest proces crește, de asemenea, stabilitatea chimică a produselor și permite obținerea de produse semisolide, cum ar fi margarina. Hidrogenarea este utilizată, de asemenea, în prelucrarea cărbunelui. Cărbunele solid este transformat în lichid prin adăugarea de hidrogen. Lichefierea cărbunelui îl face disponibil pentru a fi utilizat ca și combustibil.
Grăsimi trans
Hidrogenarea catalitică a alchenelor este în prezent un subiect fierbinte în chimia alimentară. Margarina este produsă prin hidrogenarea parțială a legăturilor duble din acizii grași nesaturați din uleiurile vegetale lichide, de obicei cu un catalizator de nichel. Hidrogenarea completă ar produce acizi grași complet saturați și ar duce la un produs asemănător cu untura care este prea tare pentru a fi întins pe pâine prăjită, astfel încât condițiile sunt ajustate pentru a se asigura că doar unele dintre legăturile duble sunt hidrogenate, în timp ce altele sunt lăsate la locul lor, rezultând un produs moale și ușor de întins. Acest proces se numește hidrogenare parțială. (puteți afla mai multe despre bazele chimice ale relației dintre saturația lipidică și punctul de topire în cartea lui Soderberg, secțiunea 2.4D).
Totuși, recent, oamenii de știință au devenit din ce în ce mai îngrijorați de prezența acizilor grași nenaturali care se găsesc în margarină și în alte produse alimentare fabricate din uleiuri parțial hidrogenate. Acizii grași nesaturați naturali au în principal legături duble cis. În cazul acizilor grași nenaturali care se găsesc în margarine, stereochimia cis care apare în mod natural a fost convertită în trans. Acizii grași trans au fost asociați cu bolile de inimă și cu unele forme de cancer.
Se pare că acești izomeri de acizi grași trans nenaturali sunt produși în mod neintenționat prin procesul de hidrogenare. Problema este că nu există niciun control asupra regiochimiei sau stereochimiei reacției inverse (dehidrogenare). Deoarece se utilizează doar o cantitate limitată de hidrogen pentru a obține o hidrogenare parțială (mai degrabă decât completă), procesul este reversibil, ceea ce înseamnă că legăturile duble tind să se reformeze – iar atunci când o fac, este adesea în configurația trans cu energie mai mică, mai degrabă decât în configurația cis naturală. Figura de mai jos arată hidrogenarea parțială a unei hidrocarburi de acid linoleic pe un catalizator de nichel, rezultând acid oleic, care este produsul cis-nesaturat dorit, precum și acid elaidic, produsul nedorit al grăsimilor trans.
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).