18.21: Redução do Benzeno a Ciclohexano: Hidrogenação Catalítica

Ao contrário da fácil hidrogenação catalítica de uma ligação dupla de alceno, a hidrogenação de uma ligação dupla de benzeno sob condições de reação semelhantes não ocorre facilmente. Por exemplo, na redução do estilbeno, o anel benzênico permanece inalterado enquanto a ligação alceno é reduzida. A hidrogenação de uma ligação dupla de alceno é exotérmica e um processo favorável. Em contraste, para hidrogenar a primeira ligação insaturada do benzeno, é necessário um aporte de energia; isto é, o processo é endotérmico. Isso se deve à estabilização por ressonância do anel, que o torna muito estável e a ligação inerte às condições normais de hidrogenação. A hidrogenação do anel benzênico requer condições extremas de temperatura e pressão, juntamente com o uso de catalisadores específicos. Por exemplo, o benzeno pode ser reduzido a ciclohexano usando três moles de hidrogênio com catalisador de níquel a 100 atm e 150 °C. Os intermediários ciclohexadienos e cicloexeno são altamente reativos e não podem ser isolados porque são muito mais reativos que o benzeno. No caso de benzenos dessubstituídos, a hidrogenação catalítica produz uma mistura de isômeros cis e trans.

Lembre-se de que a hidrogenação catalítica de uma ligação dupla de alceno ocorre em condições normais de reação. Em condições semelhantes, no entanto, uma ligação dupla de benzeno não será reduzida.

Isso é ilustrado na hidrogenação do estilbeno, onde, em condições normais, apenas a ligação olefínica é seletivamente reduzida, deixando os anéis de benzeno inalterados.

A hidrogenação de uma ligação dupla de alceno é exotérmica, enquanto a hidrogenação da primeira ligação insaturada no benzeno é um processo endotérmico. Isso ocorre porque o anel de benzeno é altamente estabilizado por ressonância e resiste à hidrogenação.

A hidrogenação do anel de benzeno torna-se possível se forem utilizadas condições extremas de temperatura e pressão e catalisadores específicos.

Por exemplo, reduzir as ligações duplas de benzeno para dar um anel de ciclohexano requer 3 moles de hidrogênio e um catalisador de níquel a 100 atm e 150 ° C.

A reação ocorre por meio de intermediários altamente reativos que são muito mais reativos que o benzeno e, portanto, não podem ser isolados.

O benzeno sofre hidrogenação gradual, com o ΔH° da primeira etapa de hidrogenação sendo positivo. Isso explica por que condições extremas de reação são necessárias para reduzir completamente o benzeno a ciclohexano.