8.14: 烯烃还原:催化加氢

烯烃通过添加分子氢进行还原，得到烷烃。 由于该过程通常在过渡金属催化剂存在下发生，因此该反应称为催化氢化。

钯、铂和镍等金属通常以固体形式使用——惰性表面上的细粉末。 由于这些催化剂在反应混合物中保持不溶，因此它们被称为非均相催化剂。

加氢过程发生在金属催化剂的表面。 首先氢吸附到金属表面，然后 H-H 键断裂，形成单独的金属-氢键。 然后，烯烃利用其 p 轨道与催化剂的空金属轨道重叠，与催化剂表面络合。 然后，两个氢原子通过顺式加成（在 π 键的同一面加成）依次插入 π 键，得到还原产物——烷烃。 形成的烷烃不再与金属结合并从催化剂表面扩散开。

氢化过程是放热的。 释放的热量称为氢化热 (ΔH°)-它有助于预测烯烃的相对稳定性。 例如，尽管cis2-丁烯和反式2-丁烯加氢得到相同的产物——丁烷，但反式2-丁烯比cis2-丁烯更稳定。 这可以根据两种异构体的氢化热来解释。 与反式异构体（ΔH° = −27.6 kcal/mol）相比，cis异构体（ΔH° = −28.6 kcal/mol）的氢化热稍高。 在cis2-丁烯中，双键同侧的两个甲基之间的空间排斥使其稳定性较差，这反映在其较大的氢化热上。