危险！打工人能拒绝催化加氢吗？氢化反应影响因素细述，催化剂、氢气压、溶剂、温度、原料干净程度
老朋友，不知道你有多久没做催化加氢反应了？
如果你刚刚做了，那么你的催化氢化是这样的
还是这样
或者大型工业模型
我想，家里实验室的老人做高压氢化反应一定要谨慎、要恐惧，尤其是图2所示的模式。
比如加料时催化剂会不会着火？系统会不会泄漏？反应器内压力过大会不会把阀门压坏？
ETC。
后处理的要求就更高了，对于加热反应，可能需要一天时间才能冷却下来，第二天才能慢慢泄压！
过滤时请注意观察过滤器，防止活性炭层被滤掉。
…
新手可能会不理解，疑惑的问“不就是还原反应吗？注意一下就行了，有必要这么“大意”吗？说这么多干嘛？”
那我觉得你肯定是“太阳刚了”
如图所示，这是2018年发生在某知名世界500强药企的加氢反应器事故。如果你第一眼看去觉得人没死还庆幸，那建议你再看第二眼。
有人失踪了吗？
随后它便化为了粉末，掉了下来！
不知道这样你们有没有一些敬畏之心呢！
反正我是挺怕氢化反应的，虽然没有亲身经历过，但在浙江某知名药企，我差点就经历了一次氢化爆炸事故（幸运的是，我当时正好和经理一起去其中一家分公司参加技改方案会议）。开会的时候，我隐约听到经理的电话里说，氢化车间好像有一半没了，然后我就被直接打发回了另一家分公司，再也没有机会去总公司了。见过几次面的同事，我再也没有见过面，消息也一直被封锁至今。
这也是为什么前段时间我的二老板让我做氢化反应的时候，我犹豫了想要拒绝的原因！
很简单，恐惧！
当然，最后我还是做到了。
因为在实验室里就可以，反应只需要5公斤压力，最多会放气，不存在爆炸的可能。当然做合成的，建议大家了解一下压力的换算关系
如果你觉得很难记住，至少你应该知道以下关系
1兆帕＝10公斤＝10巴
在实验室里，个人觉得5MPa以下催化加氢反应勉强可以做，但是一旦超过5MPa就得小心了，反正我拒绝！
如果不做这种高压反应的话，为了安全起见，我建议氢气罐上的压力阀做成像我的一样
二级表最大压力只能到16公斤，测得的最大出口压力也只有10公斤，对于刚入门的研究生来说还是比较友好的。
对于化工行业来说，加氢反应显然是不可避免的！在很多API中都可以看到两类主要的加氢反应——不饱和键（双键、硝基等）的加氢，以及氢解（脱保护，如Bn、Cbz等）的反应。
影响加氢效率的因素很多，但主要有催化剂的种类和用量、氢气压力、反应溶剂、反应温度以及原料的清洁度等。
1.催化剂类型
催化剂的种类很多，但由于综合成本等因素，最常用的催化剂有：钯碳、氢氧化钯碳、雷尼镍。
其中雷尼镍活性最好，碳载氢氧化钯次之，碳载钯最弱。
钯碳和氢氧化钯碳就不用解释了，大家应该都用过，就算没用过，也见过。这个东西是三种成分的混合物，把钯负载在多孔碳上，然后用水润湿混合物，防止钯催化空气中的氧和碳反应而着火。所以经常看到你买的钯碳上面会有如下标识：
10%Pd/C 55wt% 水
也就是说1g该物质中含有0.1g钯金属，0.55g水，其余的是活性炭。
钯碳、氢氧化钯碳使用前一般将底物溶解在溶剂中，先抽真空置换氮气，然后加入催化剂，搅拌均匀，抽真空置换氢气，然后放置进行反应。
后处理直接过滤即可，过滤时不要滤得太干，及时冲洗，一般不会着火。
雷尼镍为黑色固体，具有海绵状多孔骨架结构。因生产条件不同，家族类型较多。一般有W1至W7七个等级，活性依次递增。实验室最常用的是W2和W3。通常存放在水中，一旦干燥就会迅速着火。
使用雷尼镍时，若对水不敏感，可以在氮气氛围下用勺子将湿润的固体慢慢舀入反应装置中进行反应；若对水敏感，通常需要在氮气氛围下用乙醇或其他溶剂将雷尼镍清洗2-3次，然后在氮气氛围下投料。无论选择哪种，一定要注意惰性气体氛围二字，因为雷尼镍与空气摩擦会着火！
实验室中雷尼镍的后处理与上述两种催化剂不同，一般是淬灭后再过滤，由于其活性较高，过滤过程可能会起火。至于淬灭剂，一般可选用盐酸，但必须缓慢加入，因为反应过程非常剧烈。
而且一旦选择了这种后处理，对基材的功能基团或者保护基团就有要求，必须耐酸性！
当然工厂里的条件可能更好一些，因为工厂里的反应釜都是有管道相连的，可以采用氮气压滤工艺，但实验室不具备这样的条件。
以上催化剂没有等效用量之说，一般说的是底物重量的一定百分比，最常用的范围是5%~15%，超过20%的工艺可能效果就不太好。
至于过滤得到的催化剂，建议还是放入单独的瓶子里，然后浸入水中，最后一起处理掉；注意不要直接扔进垃圾桶！
2. 氢气压力
毫无疑问，在催化加氢中氢气压力非常重要，理论上氢气压力越高越好，压力越高越能节省催化剂成本。
但氢气压力与安全性息息相关，因此合适的压力往往是实验能否进行的前提！
3.溶剂类型
前面说过选择溶剂的标准，原料溶解度越高越好，产品溶解度越低越好！但这绝对是理想状态，大部分都无法达到！
催化加氢常用的溶剂体系有水、醇体系、醚体系、酯体系等。
最常用的是醇类（甲醇、乙醇、异丙醇）或醚类（四氢呋喃、乙醚、叔甲醚、环戊烷甲醚等），这两种体系更能发挥催化剂的作用。
但在实际工作中，溶剂的选择也与很多因素有关，除了价格、后处理的难易程度，溶剂与原料的匹配也很重要。比如氢解去除氮上的苄基时，用甲醇做溶剂可能会产生N-烷基化杂质，我们在2016年在公司的时候就遇到过这种情况；最近我们注意到，它也发表在JOC上（DOI: 10.1021/acs.joc.）。
在这种情况下，醚类溶剂、酯类溶剂可能更为合适，但催化剂的活性可能会降低。
4.反应温度
化学反应的本质之一肯定是分子之间的碰撞，有碰撞才有反应的可能，这就好比约会，只有互相触碰之后，领结婚证的可能性才会增加（最近流行的订婚强奸案新闻，我看过了）。
）。
加热无疑会加速分子的运动，增加碰撞的频率，自然就会加快反应速度。
因此，对于反应缓慢的系统，您可能需要尝试加热它们。如果加热有效，您可能需要尝试回流反应！
当然这个反应速率也可能是杂质产生的速率！
5. 原料清洁度
原料的洁净度包括两点，一个是原料是否纯净，是否含有其他杂质，这个很重要，我个人就遇到过很多次因为一些小的杂质导致系统没有反应，但是经过简单的柱冲洗之后，反应就没问题了。
另外就是原料上是否有对催化剂有毒的功能基团，做过金属配位化学的都知道钯的氧化加成反应，所以如果底物上有这样的功能基团，特别是含S的功能基团，那么钯就有很大概率会反应生成PdxSn型化合物，催化加氢就变得毫无意义了！
…
待续
多于
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