アルケンの還元: 接触水素化

アルケンの水素化は、水素分子を添加することでアルケンの弱いπ結合を切断し、アルカンの2つのC-H σ結合を形成する還元プロセスです。

本質的に、アルケンの水素化は大きなエネルギー障壁を持ち、室温での反応を好ましくありません。

この反応は、遷移金属触媒(通常はパラジウム、白金、ニッケルを含む)を使用して低エネルギー経路を与えるように変更することができます。

触媒は不均一系、すなわち、木炭などの不活性支持体の表面に分散した細かく分割された固体である。

水素化は、水素分子が金属触媒の表面に吸着することから始まります。

水素分子と金属との相互作用により、H-H結合が切断され、個別に吸着された水素原子が得られます。

次に、アルケンは、そのπ結合面の1つを金属表面に調整することにより吸着します。

これに続いて、2つの水素原子がπ結合に順次挿入され、還元生成物が触媒表面から同時に放出されます。

水素がπ結合の同じ面に移動すると、水素化はシン立体化学を持ちます。

アルケンの水素化が2つの新しいキラル中心を生成することを考えてみましょう。

分子内のキラリティは、syn付加により4つの立体異性体の可能性を明らかにしていますが、主に1対のエナンチオマーしか形成されず、反応が立体特異的になります。

さらに、二重結合の周りの立体環境は、触媒へのアプローチを支配します。

例えば、α-ピネンの二重結合は、四員環に結合したメチル基の立体的影響下にあり、立体的に阻害された側からの水素の挿入を阻害します。

したがって、α-ピネンのπ結合への水素の挿入は、その底面からのみ行われ、単一の生成物を形成します。