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Reduction of Alkenes: Asymmetric Catalytic Hydrogenation

Reduction of Alkenes: Asymmetric Catalytic Hydrogenation

Catalytic hydrogenation of alkenes is a transition-metal catalyzed reduction of the double bond using molecular hydrogen to give alkanes. The mode of hydrogen addition follows syn stereochemistry.
The metal catalyst used can be either heterogeneous or homogeneous. When hydrogenation of an alkene generates a chiral center, a pair of enantiomeric products is expected to form. However, an enantiomeric excess of one of the products can be facilitated using an enantioselective reaction or an...

Reduction of Alkenes: Catalytic Hydrogenation

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Alkenes undergo reduction by the addition of molecular hydrogen to give alkanes. Because the process generally occurs in the presence of a transition-metal catalyst, the reaction is called catalytic hydrogenation.
Metals like palladium, platinum, and nickel are commonly used in their solid forms — fine powder on an inert surface. As these catalysts remain insoluble in the reaction mixture, they are referred to as heterogeneous catalysts.
The hydrogenation process takes place on the...

Catalysis

Catalysis

The presence of a catalyst affects the rate of a chemical reaction. A catalyst is a substance that can increase the reaction rate without being consumed during the process. A basic comprehension of a catalysts’ role during chemical reactions can be understood from the concept of reaction mechanisms and energy diagrams.

Reduction of Alkynes to cis-Alkenes: Catalytic Hydrogenation

Reduction of Alkynes to cis-Alkenes: Catalytic Hydrogenation

Introduction
Like alkenes, alkynes can be reduced to alkanes in the presence of transition metal catalysts such as Pt, Pd, or Ni. The reaction involves two sequential syn additions of hydrogen via a cis-alkene intermediate.

Reduction of Benzene to Cyclohexane: Catalytic Hydrogenation

Reduction of Benzene to Cyclohexane: Catalytic Hydrogenation

Unlike the easy catalytic hydrogenation of an alkene double bond, hydrogenation of a benzene double bond under similar reaction conditions does not take place easily. For example, in the reduction of stilbene, the benzene ring remains unaffected while the alkene bond gets reduced. Hydrogenation of an alkene double bond is exothermic and a favorable process. In contrast, to hydrogenate the first unsaturated bond of benzene, an energy input is needed; that is, the process is endothermic. This is...

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Superar las limitaciones en la deshidrogenación del propano mediante el diseño codificado de sistemas

Rawan Almallahi^1,2, James Wortman^1,2, Suljo Linic^1,2

¹Department of Chemical Engineering, University of Michigan, Ann Arbor, MI, USA.

Science (New York, N.Y.)

|March 21, 2024

Resumen

Un nuevo sistema catalizador-membrana mejora la deshidrogenación del propano (PDH) para una producción eficiente de propileno. Este sistema supera las limitaciones de equilibrio, logrando una alta conversión y selectividad sin desactivación del catalizador.

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Área de la Ciencia:

Ingeniería Química
Catálisis
Ciencias de los materiales

Sus antecedentes:

La deshidrogenación del propano (PDH) es crucial para la producción de propileno, pero está limitada por las reacciones endotérmicas que requieren altas temperaturas.
Las altas temperaturas en el PDH convencional conducen a una baja selectividad y desactivación del catalizador debido a la coqueación.
Los métodos existentes luchan por superar los límites de conversión de equilibrio y mantener la estabilidad del catalizador.

Objetivo del estudio:

Desarrollar un sistema integrado de catalizador y membrana para mejorar la PDH.
Lograr conversiones de propano que excedan los límites de equilibrio con una alta selectividad del propileno.
Investigar el funcionamiento termoneutral mediante el acoplamiento del PDH con la oxidación del hidrógeno.

Principales métodos:

Se empacó una membrana de hidrógeno de fibra hueca de sílice / alumina con un catalizador de platino-lata.
El sistema fue diseñado para la extracción in situ de hidrógeno del lado de la reacción.
Se introdujo oxígeno en el lado de la cáscara para facilitar la oxidación exotérmica del hidrógeno.

Principales resultados:

El sistema catalizador-membrana alcanzó más del 140% de la conversión nominal de propano en equilibrio.
La selectividad del propileno superó el 98% sin que se observara desactivación de los componentes del sistema.
El acoplamiento de PDH con la oxidación de hidrógeno mejoró el transporte de hidrógeno y permitió un funcionamiento termoneutral.

Conclusiones:

El sistema de membrana catalizadora desarrollado ofrece un gran avance para la producción eficiente y estable de propileno a través del PDH.
La eliminación de hidrógeno in situ es clave para superar las limitaciones de equilibrio y mejorar el rendimiento del catalizador.
La operación termoneutral a través del acoplamiento de reacción presenta una vía sostenible para los procesos de PDH.