Organikum Organisch-chemisches Grundpraktikum

342 D. 4. Addition an nichtaktivierte C-C-Mehrfachbindungen
trotzdem erlauben sie die Hydrierung nichtaromatischer C-C-Mehrfachbindungen bei Zimmertemperatur.
Dadurch werden selektive Hydrierungen, z.B. von Styren zu Ethylbenzen,
möglich. Die Hydrierung von Aromaten mit weniger aktiven Katalysatoren wie z. B. Raney-
Nickel erfordert Temperaturen von 15O 0 C und mehr sowie einen hohen Wasserstoffdruck (15
bis 20 MPa, 150 bis 200 atm).
Die Aktivität der Katalysatoren ist in gewissen Grenzen von den Herstellungsbedingungen
abhängig. Die Wahl des Katalysators richtet sich auch nach der Beständigkeit des zu hydrierenden
Stoffes unter den anzuwendenden Bedingungen (thermische Stabilität, Stabilität im alkalischen
oder sauren Medium), nach den apparativen Voraussetzungen und dem Preis.
Die Metallkatalysatoren sind gegenüber Kontaktgiften, vor allem vielen schwefel- und halogenhaltigen
Stoffen, sehr empfindlich. 1 ) Es müssen also möglichst reine Substanzen und
Lösungsmittel verwendet werden. 2 )
b) Lösungsmittel
Als Lösungsmittel für die katalytische Hydrierung sind am gebräuchlichsten: Wasser, Ethanol,
Methanol, Essigester, Dioxan 3 ), Eisessig und Gemische dieser Lösungsmittel. Flüssige Substanzen
können auch ohne Lösungsmittel hydriert werden. Während man bei der Hydrierung
mit Platinoxid im neutralen, besser sauren Medium arbeitet (in Eisessig bzw. unter Mineralsäurezusatz),
ist bei Raney-Nickel ein neutrales oder alkalisches Medium vorzuziehen.
c) Apparatives
Substanz, Lösungsmittel und Katalysator werden in einer Wasserstoffatmosphäre gut durchgeschüttelt
oder gerührt, damit der Katalysator mit dem Wasserstoff in Berührung kommen
kann. Aus dem gleichen Grunde darf die Apparatur nicht zu weit gefüllt werden. Man hydriert
entweder in der sog. Schüttelapparatur oder im Autoklav.
Die Schüttelapparatur bleibt an das Wasserstoffreservoir (Gasometer) unter geringem
Überdruck angeschlossen, so daß der verbrauchte Wasserstoff stets kontinuierlich nachgeliefert
wird (Abb. 4.123a). Bei geeigneter Konstruktion kann man mit Überdrücken von 0,1 bis
0,2 MPa (l bis 2 atm) und unter Erwärmung oder Kühlen arbeiten.
Für viele Zwecke eignet sich ein Hydriergefäß mit magnetischer Rührung (Abb. 4.123b). Es
besteht aus einem 300-ml-Erlenmeyer-Kolben mit rundem Boden und einem Kernschliff NS
29. Ein solches Gefäß kann gefahrlos evakuiert werden (10 kPa/100 Torr) und erlaubt Ansätze
bis zu 200 ml Hydrierlösung (30 bis 50 g Substanz).
Die Hydrierung im Autoklav (vgl. A.l.8.2.) ist vor allem bei größeren Ansätzen vorteilhaft:
Die Erhöhung des Arbeitsdruckes ergibt eine größere Hydriergeschwindigkeit, so daß man mit
wesentlich kleineren Katalysatormengen dieselbe Hydriergeschwindigkeit wie beim Arbeiten
ohne Überdruck erreicht. Temperaturerhöhung ist dagegen oft nicht zur Steigerung der
Hydriergeschwindigkeit zu empfehlen, weil dann u. U. andere Hydrierungsprodukte erhalten
werden (z. B. Hydrierung des Kerns bei Aromaten).
1 J Beispiel für eine absichtliche (partielle) Vergiftung: Rosenmund-Reduktion, s. D.7.1.7.1., sowie die oben
genannte partielle Hydrierung von Acetylen.
2 ) Durch Kochen von Substanz und Lösungsmittel mit Raney-Nickel vor der Hydrierung kann man geringe
Mengen Katalysatorgift unschädlich machen. Zur Hydrierung muß danach natürlich ein frischer Katalysator
genommen werden.
3) nicht über 15O 0 C, sonst Explosionsgefahr.