Восстановление натрием

Методы восстановления в химической технологии БАВ

Восстановление и окисление являются неразрывно связанными процессами. Если одно из участвующих в реакции веществ восстанавливается, то другое окисляется. Поэтому отнесение одних реакций к окислению, а других – к восстановлению связано с тем, какое вещество является в данном случае целевым продуктом.

Восстановлением называют процесс, в результате которого атом или группа атомов приобретают электроны (их электронная плотность увеличивается). При этом изменяется и состав молекулы:

Для определения величины электронного облака у атома или группы атомов пользуются понятием «степень окисления».

Методы восстановления и окисления можно разделить на четыре группы: химические, каталитические, электролитические и биохимические (микробиологические). Многие из них применяются в фармацевтической промышленности

Химические методы восстановления

- делят на группы по типу восстановителя.

Восстановление натрием

1.1. Натрий в спирте (Буво - Блан) используется для восстановления сложных эфиров карбоновых кислот до соответствующих спиртов (но не карбоксильных групп!).

Уравнение реакции:

Механизм восстановления:

Выход целевых продуктов, как правило, не превышает 80%. Потери обусловлены реакцией между натрием и спиртом.

Выделяющийся водород неактивен, а образующиеся алкоголяты вызывают конденсацию и переэтерификацию и образование высококипящих побочных продуктов.

Методика восстановленияпростая, но опасная.

К кипящей смеси сложного эфира и пятикратного количества абсолютного спирта порциями добавляют кусочки металлического натрия, взятого в небольшом избытке. После загрузки всего натрия и необходимой выдержки, реакционную массу выливают в воду для разложения образовавшихся алкоголятов. Спирт отгоняют, а продукты реакции извлекают экстракцией.

Отвод тепла осуществляют с помощью эффективного обратного холодильника. Это сложная техническая проблема, т.к. тепловой эффект реакции очень высок (520 кДж/моль).

Для снижения опасности процесса, повышают температуру реакции, используя высококипящие спирты, либо изменяют порядок загрузки реагентов: спиртовой раствор эфира прибавляют к натрию. Так, восстановление диэтилового эфира себациновой кислоты проводят в 1-бутаноле.

1.2. Натрий в жидком аммиаке - применяется для восстановления:

а) сложных эфиров до спиртов (лучше, чем по методу Буво-Блана)

б) алкинов до олефинов (при этом тройная связь на конце цепи не восстанавливается)

в) органических галогенидов, которое идет в двух направлениях:

Механизм аналогичен механизму восстановления по Буво-Блану

Для ведения процесса необходима специальная аппаратура, т.к. температура кипения аммиака очень низка (-33,5°С). При более высокой температуре реакцию проводят в автоклаве.