8.14 : Redução de Alcenos: Hidrogenação Catalítica

Os alcenos sofrem redução pela adição de hidrogênio molecular para formar alcanos. Como o processo geralmente ocorre na presença de um catalisador de metal de transição, a reação é chamada de hidrogenação catalítica.

Metais como paládio, platina e níquel são comumente usados ​​em suas formas sólidas – pó fino sobre uma superfície inerte. Como esses catalisadores permanecem insolúveis na mistura reacional, são referidos como catalisadores heterogêneos.

O processo de hidrogenação ocorre na superfície do catalisador metálico. Começa com a adsorção do hidrogênio na superfície do metal, seguida pela clivagem das ligações H-H para formar ligações individuais metal-hidrogênio. O alceno então complexa com a superfície do catalisador usando seus orbitais p para se sobrepor aos orbitais metálicos vazios do catalisador. Os dois átomos de hidrogênio então se inserem na ligação π sequencialmente por meio da adição de sin (adição na mesma face da ligação π) para fornecer o produto reduzido – o alcano. O alcano formado não está mais ligado ao metal e se difunde para longe da superfície do catalisador.

O processo de hidrogenação é exotérmico. O calor liberado é chamado de calor de hidrogenação (ΔH°) e ajuda a prever as estabilidades relativas dos alcenos. Por exemplo, embora a hidrogenação tanto do cis-2-buteno quanto do trans-2-buteno dê o mesmo produto - butano, o trans-2-buteno é mais estável que o cis-2-buteno. Isso pode ser explicado com base no calor de hidrogenação dos dois isômeros. O isômero cis (ΔH° = −28,6 kcal/mol) tem um calor de hidrogenação ligeiramente maior em comparação com o isômero trans (ΔH° = −27,6 kcal/mol). No cis-2-buteno, a repulsão estérica entre os dois grupos metilo situados no mesmo lado da ligação dupla torna-o menos estável, o que se reflete em seu maior calor de hidrogenação.