Klíčový rozdíl mezi hydratací a hydrogenací je v tom, že hydratace znamená přidání molekul vody k organické sloučenině, zatímco hydrogenace znamená přidání molekuly vodíku k organické sloučenině.
Hydrace a hydrogenace jsou důležité v reakcích chemické syntézy. Obě tyto reakce zahrnují otevření dvojné vazby v organické sloučenině přidáním substituentu k atomům uhlíku v dvojné vazbě. Substituenty, které se přidávají v těchto procesech, se od sebe liší.
Co je hydratace?
Hydrace je přidání molekuly vody k organické sloučenině. Organická sloučenina je obvykle alken, který má dvojnou vazbu mezi dvěma atomy uhlíku. K této dvojné vazbě je přidána molekula vody ve formě hydroxylové skupiny (OH–) a protonu (H+). Proto se molekula vody před tímto přidáním disociuje na své ionty. Hydroxylová skupina je připojena k jednomu atomu uhlíku dvojné vazby, zatímco proton je připojen k druhému atomu uhlíku.
Obrázek 01: Jednoduchá hydratační reakce
Reakce je vysoce exotermická, protože zahrnuje rozbití a vytvoření vazby. To znamená; reakce uvolňuje energii ve formě tepla. Je to postupná reakce; v prvním kroku se alken chová jako nukleofil a napadá proton molekuly vody a váže se s ním přes méně substituovaný atom uhlíku. Zde se reakce řídí Markonikovovým pravidlem.
Druhý krok zahrnuje připojení atomu kyslíku molekuly vody k druhému atomu uhlíku (vysoce substituovanému atomu uhlíku) dvojné vazby. V tomto bodě nese atom kyslíku molekuly vody kladný náboj, protože nese tři jednoduché vazby. Pak přichází další molekula vody, která přebírá extra proton připojené molekuly vody a zanechává hydroxylovou skupinu na méně substituovaném atomu uhlíku. Tato reakce tedy vede ke vzniku alkoholu. Avšak alkyny (trojná vazba obsahující uhlovodíky) mohou také podléhat hydratační reakci.
Co je hydrogenace?
Hydrogenace je proces přidání molekuly vodíku k organické sloučenině. Dále tato reakce zahrnuje zpracování organické sloučeniny plynným vodíkem. Obvykle reakce probíhá v přítomnosti katalyzátoru, jako je nikl, palladium nebo platina. Nekatalytické hydrogenace jsou možné pouze při velmi vysokých teplotách. Tento proces je také důležitý při redukci nenasycených organických sloučenin. To znamená; hydrogenace může otevřít dvojné nebo trojné vazby v organických sloučeninách a přeměnit je na sloučeniny obsahující jednoduché vazby.
Proces hydrogenace má tři složky: nenasycený substrát, zdroj vodíku a katalyzátor. Reakční podmínky, jako je teplota a tlak, se mění v závislosti na typu nenasycené sloučeniny a katalyzátoru. Substrát může být buď alken nebo alkyn. Hydrogenace může probíhat dvěma způsoby: homogenní katalýzou a heterogenní katalýzou.
Při homogenní katalýze se kov katalyzátoru váže s alkenem i vodíkem za vzniku meziproduktu (intermediární komplex alken-katalyzátor-vodík). Poté dochází k přenosu jednoho atomu vodíku z kovu na uhlík v dvojné (nebo trojné) vazbě. Následuje přesun druhého atomu vodíku ze zdroje vodíku na alkylovou skupinu se současnou disociací alkanu.
Obrázek 02: Tři kroky hydrogenace
Při heterogenní katalýze se nenasycená vazba váže s katalyzátorem, zatímco zdroj vodíku podléhá disociaci na dva atomy vodíku. Poté nastává reverzibilní krok, kdy se jeden atom vodíku váže na nenasycenou vazbu. Nakonec dojde k nevratné reakci, kde se druhý atom vodíku připojí k alkylové skupině.
Jaký je rozdíl mezi hydratací a hydrogenací?
Hydrace a hydrogenace jsou důležité procesy v chemické syntéze. Klíčový rozdíl mezi hydratací a hydrogenací je v tom, že hydratace se týká přidání molekul vody k organické sloučenině, zatímco hydrogenace se týká přidání molekuly vodíku k organické sloučenině.
Níže uvedená infografika shrnuje rozdíl mezi hydratací a hydrogenací.
Shrnutí – Hydratace vs. hydrogenace
Hydrace a hydrogenace jsou důležité procesy v chemické syntéze. Klíčový rozdíl mezi hydratací a hydrogenací je v tom, že hydratace se týká přidání molekul vody k organické sloučenině, zatímco hydrogenace se týká přidání molekuly vodíku k organické sloučenině.
