Réduction des alcènes : hydrogénation catalytique

L’hydrogénation des alcènes est un processus de réduction dans lequel l’ajout d’hydrogène moléculaire rompt la liaison π faible d’un alcène pour former deux liaisons C-H σ d’un alcane.

Intrinsèquement, l’hydrogénation des alcènes a une grande barrière d’énergie, ce qui rend la réaction défavorable à température ambiante.

La réaction peut être modifiée pour donner une voie de faible énergie à l’aide d’un catalyseur à métaux de transition - contenant généralement du palladium, du platine et du nickel.

Le catalyseur est hétérogène, c’est-à-dire qu’il est un solide finement divisé dispersé à la surface d’un support inerte, tel que le charbon de bois.

L’hydrogénation commence par l’adsorption de l’hydrogène moléculaire à la surface du catalyseur métallique.

L’interaction de l’hydrogène moléculaire avec le métal clive la liaison H-H pour donner des atomes d’hydrogène adsorbés individuellement.

Ensuite, un alcène s’adsorbe en coordonnant l’une des faces de son π se lier à la surface métallique.

Ceci est suivi de l’insertion séquentielle de deux atomes d’hydrogène dans la liaison π, donnant le produit réduit qui se libère simultanément de la surface du catalyseur.

Comme les hydrogènes se transfèrent sur la même face de la liaison π, l’hydrogénation a une stéréochimie syn.

Considérons l’hydrogénation d’un alcène générant deux nouveaux centres chiraux.

Bien que la chiralité de la molécule révèle la possibilité de quatre stéréoisomères, en raison de l’addition syn, une seule paire d’énantiomères est principalement formée, ce qui rend la réaction stéréospécifique.

De plus, l’environnement stérique autour de la double liaison régit son approche vers le catalyseur.

Par exemple, la double liaison dans le α-pinène est sous l’influence stérique du groupe méthyle attaché au cycle à quatre chaînons, inhibant l’insertion d’hydrogène du côté stériquement entravé.

Par conséquent, l’insertion de l’hydrogène dans la liaison π du α-pinène s’effectue exclusivement à partir de sa face inférieure, formant un seul produit.