加氢催化剂

    加氢催化剂 : 加 氢催化剂是有机合成中最常用的催化剂之 一。用于不饱和烃、芳烃、羰基、硝基、腈 基、脂肪酸、酸酐等加氢。加氢催化剂主要 有以下几种:
(1) 负载型金属催化剂 加氢反应使用 最多的是以过渡金属为主的负载型催化剂, 可用于气相和液相加氢。常用的金属有Ni、 Pd、Pt、Rh、Ru、Fe、Cu、Ir、Co等。这些 金属可以负载在Al₂O₃、活性炭等载体上。这 些金属可以单独使用,也可以制成双金属或 合金催化剂,进一步提高加氢活性和选择性。 负载型金属催化剂在工业上应用最为广泛, 如Ni/Al₂O₃用于苯加氢、苯酚加氢、丁炔二 醇加氢; Pd/Al₂O₃用于炔烃选择加氢; Cu/ Al₂O₃等Cu类催化剂用于丁醛、辛醛加氢制 丁醇、辛醇等。
(2) 微粒型和骨架型金属催化剂 如用 于苯加氢、油脂加氢的骨架镍,用于苯选择 加氢制环己烯的微粒钌等催化剂。
(3) 胶体形式的金属催化剂如用于烯 烃加氢的Rh、二烯烃选择加氢的胶体Pd等。
(4) 液相金属化合物 如用于苯加氢的 醋酸镍催化剂。
(5) 均相络合物催化剂 如RhCl (PPh₃)₃用于烯烃、炔烃二烯烃、芳烃、酮等 加氢。
(6) 金属氧化物催化剂 如NiO、CoO 等用于烯烃加氢。ZnO、Cr₂O₃、Co₃O₄、ThO₂、 MgO、ZrO₂用于共轭双烯烃的选择 加氢。
对于选择加氢不一定用活性较高的催化 剂,必要时可以引入其他助剂降低活性,以 提高选择性。
烯烃加氢比较容易进行,可以使用金属、 金属氧化物、络合物等多种催化剂。加氢条 件比较温和。共轭双烯烃比烯烃更容易加氢。 ZnO、Cr₂O₃能选择进行1,2-加成。Co₃O₄、 MgO、ThO₂、ZrO₂能选择进行1,4-加成。含 有乙炔的乙烯进行加氢时,使用钯催化剂,可 以选择加氢使之只生成乙烯,而不进一步深 度加氢。这是由于乙炔的吸附能力较强,妨 碍了乙烯的吸附。具有取代基的炔烃加氢,得 到顺式烯烃,这类反应在有机合成中有一定 的意义。
醛、酮类加氢一般用金属催化剂,要在 加压条件下进行。α、β-不饱和醛加氢时,一 般是C=C双键先加氢,但若使用金属离子 (Fe、Co、Cd等)或用S、P等毒化的以金属 为主的催化剂,能得到不饱和醇。如由丁烯 醛加氢制丁烯醇的反应,使用在乙醇溶液中 添加5%FeCl₂和ZnAc₂的钯-碳催化剂。
芳烃加氢也比较容易进行,反应放热量 较大,要注意控制温度。硝基烷烃制胺用 Raney镍,硝基苯制苯胺用Ni-硅藻土、 Raney镍、PtO₂、PdO等。
腈类加氢制伯胺,为了防止生成仲胺和 叔胺,可在Pt类催化剂中加入酸,或在 Raney镍中添加氨。