نزع الهيدروجين

في الكيمياء ، نزع الهيدروجين هو تفاعل كيميائي يتضمن إزالة الهيدروجين ، عادةً من جزيء عضوي . وهو عكس الهدرجة . يُعدّ نزع الهيدروجين مهمًا، سواءً من حيث فائدته أو من حيث كونه مشكلة خطيرة. ببساطة، هو وسيلة فعّالة لتحويل الألكانات ، وهي مركبات خاملة نسبيًا وبالتالي منخفضة القيمة، إلى ألكينات ، وهي مركبات نشطة وبالتالي أكثر قيمة. تُعتبر الألكينات موادًا أولية للألدهيدات ( R-CH=O )، والكحولات ( R-OH )، والبوليمرات ، والمركبات العطرية . ^{[ 1 ]} ومن المشاكل التي يُسببها هذا التفاعل، تراكم الرواسب وتعطيل العديد من المحفزات نتيجةً لتكوّن الفحم ، وهو عملية بلمرة نزع الهيدروجين للركائز العضوية. ^{[ 2 ]}

تُسمى الإنزيمات التي تحفز عملية نزع الهيدروجين بالنازعات الهيدروجينية .

بالمقارنة مع التكسير الحراري للألكانات، يُعدّ نزع الهيدروجين التأكسدي (ODH) ذا أهمية لسببين: (1) تحدث تفاعلات غير مرغوب فيها عند درجات حرارة عالية، مما يؤدي إلى تكوّن الفحم وتعطيل العامل الحفاز، الأمر الذي يجعل تجديده المتكرر أمرًا لا مفر منه، (2) يُعدّ نزع الهيدروجين الحراري مكلفًا نظرًا لحاجته إلى كمية كبيرة من الحرارة. ويُعتبر نزع الهيدروجين التأكسدي (ODH) للبيوتان العادي بديلًا لعمليات نزع الهيدروجين التقليدية، والتكسير بالبخار، والتكسير التحفيزي السائل. ^{[ 5 ] [ 6 ]}

يُنتج الفورمالديهايد صناعيًا عن طريق نزع الهيدروجين التأكسدي للميثانول . ويمكن اعتبار هذا التفاعل أيضًا نزعًا للهيدروجين باستخدام _{الأكسجين} (O₂ ) كمستقبل. ومن أكثر المحفزات شيوعًا: فلز الفضة ، وأكسيد الحديد الثلاثي ، ^{[ 7 ]} وأكاسيد الحديد والموليبدينوم [ مثل موليبدات الحديد الثلاثي ] ذات السطح الغني بالموليبدينوم ، ^{[ 8 ]} أو أكاسيد الفاناديوم . في عملية الفورموكس الشائعة الاستخدام ، يتفاعل الميثانول والأكسجين عند درجة حرارة تتراوح بين 250 و400 درجة مئوية (480-750 درجة فهرنهايت) بوجود أكسيد الحديد مع الموليبدينوم و/أو الفاناديوم لإنتاج الفورمالديهايد وفقًا للمعادلة الكيميائية التالية : ^{[ 9 ]}   

2 CH3OH ₊ O2 _→ 2 CH2O ₊ 2 _H2O

وُصفت العديد من عمليات نزع الهيدروجين للمركبات العضوية . وتُعدّ هذه العمليات ذات أهمية في تصنيع المواد الكيميائية العضوية الدقيقة. ^{[ 10 ]} غالبًا ما تعتمد هذه التفاعلات على محفزات المعادن الانتقالية. ^{[ 11 ] [ 12 ]} يمكن إجراء نزع الهيدروجين من الألكانات غير الوظيفية باستخدام التحفيز المتجانس . وتُعدّ معقدات الملقط نشطة بشكل خاص في هذا التفاعل . ^{[ 13 ] [ 14 ]}

يمكن تحقيق نزع الهيدروجين من الأمينات إلى النتريلات باستخدام مجموعة متنوعة من الكواشف ، مثل خماسي فلوريد اليود ( IF5).₅ ).

في عملية الأروماتة النموذجية، يمكن أرمتة الحلقات الأليفاتية السداسية ، مثل سيكلوهكسين ، بوجود مستقبلات الهدرجة. ويعزز عنصرا الكبريت والسيلينيوم هذه العملية. وعلى نطاق المختبر، تُعد الكينونات ، وخاصة 2،3-ثنائي كلورو-5،6-ثنائي سيانو-1،4-بنزوكينون (DDQ)، فعالة.

كما تم تطوير عملية اقتران السيلانات عن طريق نزع الهيدروجين . ^{[ 15 ]}

ن PhSiH ₃ → [ PhSiH] _n + n H ₂

يُعدّ نزع الهيدروجين من الأمينات البورانية تفاعلاً ذا صلة. وقد حظيت هذه العملية باهتمام كبير في السابق نظرًا لإمكانية استخدامها في تخزين الهيدروجين . ^{[ 16 ]}