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Reduction of Alkenes: Catalytic Hydrogenation02:13

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...
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Oxidation of Alkenes: Syn Dihydroxylation with Osmium Tetraoxide02:44

Oxidation of Alkenes: Syn Dihydroxylation with Osmium Tetraoxide

12.5K
Alkenes are converted to 1,2-diols or glycols through a process called dihydroxylation. It involves the addition of two hydroxyl groups across the double bond with two different stereochemical approaches, namely anti and syn. Dihydroxylation using osmium tetroxide progresses with syn stereochemistry.
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Reduction of Alkenes: Asymmetric Catalytic Hydrogenation02:17

Reduction of Alkenes: Asymmetric Catalytic Hydrogenation

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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...
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Catalysis02:50

Catalysis

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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.
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Reduction of Alkynes to cis-Alkenes: Catalytic Hydrogenation02:24

Reduction of Alkynes to cis-Alkenes: Catalytic Hydrogenation

8.9K
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.
8.9K
Reduction of Benzene to Cyclohexane: Catalytic Hydrogenation01:28

Reduction of Benzene to Cyclohexane: Catalytic Hydrogenation

5.6K
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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  • 1State Key Laboratory of Coal Conversion, Institute of Coal Chemistry, Chinese Academy of Sciences, Taiyuan, Shanxi 030001, P. R. China.

Journal of the American Chemical Society
|December 9, 2025
PubMed
Resumen

Este estudio introduce nuevos catalizadores Cu-Pd/SiO2 CoMn para la conversión eficiente de gas de síntesis en oxigenados más altos. El catalizador optimizado logra una alta selectividad y conversión al tiempo que minimiza los subproductos no deseados.

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Área de la Ciencia:

  • Catálisis
  • Ingeniería Química
  • Ciencias de los materiales

Sus antecedentes:

  • La conversión directa de gas de síntesis en oxigenados superiores es un reto debido a las dificultades para lograr una alta conversión de CO, selectividad de oxigenados y baja formación de subproductos C1.
  • Los catalizadores existentes a menudo luchan por equilibrar estos requisitos competitivos, lo que limita su aplicabilidad industrial.

Objetivo del estudio:

  • Desarrollar un sistema catalizador multifuncional para la conversión directa de gases de síntesis en oxigenados superiores.
  • Superar las limitaciones de los catalizadores existentes mediante el control preciso de la disposición del sitio activo y el transporte intermedio.
  • Optimizar el rendimiento del catalizador para una alta conversión de CO, selectividad del oxigenado y un mínimo de subproductos C1.

Principales métodos:

  • Desarrollo de catalizadores Cu_xPd_1/SiO2 y CoMn con una arquitectura de apilamiento de gránulos.
  • Optimización sistemática de la carga de paladio (Pd), revelando una relación en forma de volcán.
  • Utilizando estudios mecanicistas, incluidas pruebas espectroscópicas y cálculos teóricos, para dilucidar las vías catalíticas.

Principales resultados:

  • El catalizador óptimo, Cu28Pd1/SiO2τυπCoMn, logró una selectividad de oxígeno del 44,4% (95,4% C2+OH/ROH) con bajos productos de C1 (6,4% CO2, 5,7% CH4) a una conversión de CO del 27,3%.
  • Demostró una relación en forma de volcán entre la carga de Pd y el rendimiento catalítico.
  • Se identificaron como factores clave el derrame aislado de hidrógeno mediado por átomos de Pd y las interacciones sinérgicas entre los componentes del catalizador.

Conclusiones:

  • El catalizador multifuncional desarrollado aborda eficazmente el desafío de la conversión directa de gas de síntesis en oxigenados superiores.
  • El control preciso de la disposición espacial de los sitios activos y el transporte intermedio es crucial para optimizar el rendimiento catalítico.
  • Un mecanismo catalítico sinérgico que involucra aleaciones de un solo átomo de PdCu y interfaces Co0-Co2C facilita la formación eficiente de oxigenados más altos.