18.21: 苯还原为环己烷:催化加氢

与烯烃双键容易催化氢化不同，苯双键在类似反应条件下的氢化并不容易发生。 例如，在二苯乙烯的还原中，苯环不受影响，而烯烃键被还原。 烯烃双键的氢化是放热的并且是有利的过程。 相反，为了氢化苯的第一个不饱和键，需要输入能量; 也就是说，该过程是吸热的。 这是因为环的共振稳定性，这使得环特别稳定，键对常规氢化条件呈惰性。 苯环的氢化需要极端的温度和压力条件，并使用特定的催化剂。 例如，在 100 atm 和 150 °C 下，使用三摩尔氢气和镍催化剂，可以将苯还原为环己烷。 中间体环己二烯和环己烯具有很高的反应活性，无法分离，因为它们比苯的反应活性更高。 对于二取代苯，催化氢化产生cis和trans异构体的混合物。

回想一下，烯烃双键的催化氢化发生在正常反应条件下。然而，在类似条件下，苯双键不会被还原。

这在二苯乙烯的加氢中得到了说明，在正常条件下，只有烯烃键被选择性还原，而苯环不受影响。

烯烃双键的氢化是放热的，而苯中的第一个不饱和键的氢化是吸热过程。这是因为苯环通过共振高度稳定并抵抗氢化。

如果使用极端的温度和压力条件以及特定的催化剂，苯环的氢化成为可能。

例如，还原苯双键得到环己烷环需要在 100 个大气压和 150 °C 下使用 3 摩尔氢和一个镍催化剂。

反应通过高反应性中间体进行，这些中间体的反应性远高于苯，因此无法分离。

苯经历逐步加氢，第一步的 ΔH° 为正。这就解释了为什么需要极端的反应条件才能将苯完全还原为环己烷。