Механизм реакций гидрирования и дегидрирования

1. Водород сорбируется на металлах, в результате чего за физической сорбцией следует частичное ослабление связей и диссоциация молекулы:

+K

K+ H₂ K... H₂ K– H... H 2 K– H

Для гомогенных катализаторов это соответствует образованию гидридных комплексов в результате окислительного присоединения (L_nRhH₂, L_nRuH₂).

2. Насыщенные углеводороды сорбируются в меньшей степени, но для них также возможна диссоциация С–Н связи (это соответствует проблеме активации связи СН в современном металлокомплексном катализе)

+K

K+ RH K–H...R K–H + K–R

(K–R...H)

3. Олефины обладают высокой способность к сорбции, которая протекает, в основном за счет частичного или полного раскрытия кратных связей

CH₂

K+ CH₂=CH₂

K... K–CH₂CH₂ –

CH₂

Эта стадия соответствует образованию пи- и сигма-комплексов в гомогенном катализе.

Дальнейшее взаимодействие протекает между двумя хемосорбированными частицами, находящимися на соседних активированых центрах поверхности или между хемосорбированной частицей и налетающей из объема молекулой другого реагента. При этом, в равновесных процессах гидрирование-дегидрирование обратима каждая стадия (должен выполнятся принцип микроскопической обратимости)

CH₂ –2K

K... K + K K + K CH₃–CH₃

CH₂

CH₂–CH₂ – H₂ CH₂ –CH₃ H

–2K +K –K

RCH₂CH₃ + 2K K K RCH=CH₂

–(K–H)

R–CH–CH₃ R–CH–CH₂ –

Для каталитических окислительно-восстановительных реакций превращений углеводородов реализуются следующие общие свойства катализаторов:

1. Активными центрами поверхности являются атомы или катионы переходных металлов, у которых имеются d-орбитали.

2. Незанятая d-орбиталь образует донорно-акцепторные связи пи-типа с молекулами, являющимися донорами пары электронов и действует как акцептор.