18.21: Réduction du benzène en cyclohexane : hydrogénation catalytique

Contrairement à l'hydrogénation catalytique facile d'une double liaison alcène, l'hydrogénation d'une double liaison benzène dans des conditions de réaction similaires ne se produit pas facilement. Par exemple, lors de la réduction du stilbène, le cycle benzénique reste inchangé tandis que la liaison alcène est réduite. L'hydrogénation d'une double liaison alcène est exothermique et constitue un processus favorable. En revanche, pour hydrogéner la première liaison insaturée du benzène, un apport d’énergie est nécessaire ; c'est-à-dire que le processus est endothermique. Cela est dû à la stabilisation par résonance du cycle, qui rend le cycle très stable et la liaison inerte aux conditions normales d'hydrogénation. L'hydrogénation du cycle benzénique nécessite des conditions extrêmes de température et de pression, ainsi que l'utilisation de catalyseurs spécifiques. Par exemple, le benzène peut être réduit en cyclohexane en utilisant trois moles d'hydrogène avec un catalyseur au nickel à 100 atm et 150 °C. Les intermédiaires cyclohexadiènes et cyclohexène sont très réactifs et ne peuvent pas être isolés car ils sont très réactifs que le benzène. Dans le cas des benzènes dissubstitués, l'hydrogénation catalytique donne un mélange d'isomères cis et trans.

Rappelons que l’hydrogénation catalytique d’une double liaison d’alcène se produit dans des conditions de réaction normales. Dans des conditions similaires, cependant, une double liaison benzène ne sera pas réduite.

Ceci est illustré par l’hydrogénation du stilbène, où, dans des conditions normales, seule la liaison oléfinique est sélectivement réduite, laissant les cycles benzéniques intacts.

L’hydrogénation d’une double liaison alcène est exothermique, tandis que l’hydrogénation de la première liaison insaturée dans le benzène est un processus endothermique. En effet, le cycle benzénique est hautement stabilisé par résonance et résiste à l’hydrogénation.

L’hydrogénation du cycle benzénique devient possible si des conditions extrêmes de température et de pression et des catalyseurs spécifiques sont utilisés.

Par exemple, la réduction des doubles liaisons benzène pour donner un cycle cyclohexane nécessite 3 moles d’hydrogène et un catalyseur au nickel à 100 atm et 150 °C.

La réaction se déroule à travers des intermédiaires hautement réactifs qui sont beaucoup plus réactifs que le benzène, et ne peuvent donc pas être isolés.

Le benzène subit une hydrogénation par étapes, le ΔH° de la première étape d’hydrogénation étant positif. C’est pourquoi des conditions de réaction extrêmes sont nécessaires pour réduire complètement le benzène en cyclohexane.