Восстановление железом

Восстановление железом проводят в среде электролитов и в водных растворах кислот. В некоторых случаях используют соли железа.

Железо в присутствии электролитов восстанавливает ароматические нитросоединения до соответствующих аминов (один из распространенных промышленных методов). При этом одновременно протекает четыререакции:

Скорость процесса восстановления лимитируется первой стадией, которая аналогична процессу влажной коррозии железа. Поэтому восстановление ведут в средеэлектролита, как правило,в слабокислой среде. При повышении величинырН средыскорость реакции уменьшается. При рН > 12 процесс практически прекращается.

Электролиты вводят в реакционную массу в готовом виде (хлорид аммония) или получают в самом реакторе при протравливании чугунной стружки соляной кислотой. Наиболее активным электролитом является хлорид аммония, менее активным хлорид железа (II), сульфат аммония и т.д.

Для восстановления лучше всего использовать стружку серого чугуна, которая является отходом металлообрабатывающих производств.Активностьсерого чугуна объясняется возникновением в присутствии электролитов гальванической пары на границе раздела: железо–графит. Вследствие зернистого строения серый чугун в процессе восстановления распадается на мелкие частицы, что ведет к ускорению реакции.

Чугунная стружка должна быть специально подготовлена для реакции. После измельчения и просева, а также удаления пыли, чугунную стружку обезжиривают и протравливают небольшим количеством соляной кислоты, что увеличивает ее активность вследствие образования хлоридов.

Процесс восстановления чугунной стружкой ведут при температуре кипения реакционной массы. Обогрев чаще всего производят острым паром.

Обычно к нагретой до температуры кипения суспензии чугунной стружки в растворе электролита постепенно загружают нитропродукт. Каждую следующую порцию вводят лишь после того, как прореагирует предыдущая. В некоторых случаях порядок загрузки может быть изменен.

Если получающийся амин летуч с водяным паром, то часть его отгоняется во время процесса с водяным паром. Смесь паров воды и амина конденсируется в холодильнике, после чего поступает в отстойник для разделения. Остальную часть амина отгоняют с водяным паром после окончания процесса восстановления и подщелачивания реакционной массы. Иногда предварительно выделившийся амин сифонируют после отстаивания реакционной массы в редукторе. Амины, плохо перегоняющиеся с водяным паром,экстрагируют из реакционной массы органическими растворителями.

В производстве восстановление проводят в стальных или чугунных аппаратах(редукторах), футерованных диабазовой плиткой на кислотоупорной замазке и снабженных мешалкой (лопастной или сошниковой) и барботером для подачи острого пара.

Этот метод используют при производствеанестезина, новокаинаи ряда других препаратов:

Метод отличается простотой, технологичностью, дешевизной сырья и высоким выходом целевого продукта реакции. В то же время, с развитием технологии металлообрабатывающей промышленности, отходами которой является чугунная стружка, сокращается сырьевая база этого метода, к тому же чугунная стружка с разных предприятий отличается по качеству. Однако основной проблемой метода являются трудности утилизации образующегося шлама. Фильтрация, транспортировка плохо фильтрующегося тяжелого и содержащего абразивные частицы осадка представляет серьезные трудности. Наконец, в некоторых случаях при экстрагировании продукта раствор плохо отстаивается от суспензии шлама, что вызывает большие потери растворителя.

Железные опилки в среде соляной или уксуснойкислот восстанавливают нитросоединения, азосоединения и альдегиды.

Процессведут при температуре кипения, медленно добавляя нитросоединение к суспензии железа в слабокислой водной или водно-спиртовойсреде. Концентрация спирта может иметь большое значение. Наилучшие результаты получают при работе сжелезом, восстановленным водородом. Добавление небольшого количествахлорида никеля ускоряет реакцию.

Метод имеет промышленное значение. Положительными сторонами этого процесса являются дешевизна металла, небольшой расход кислоты, возможность использования образующихся оксидов железа в качестве красящих пигментов.

В синтезе парамионавосстановление осуществляют последовательным добавлением к раствору нитросоединения в уксусной кислоте чугунных стружек и соляной кислоты при 105—110 °С:

Сульфат железа (II) в присутствии аммиакавосстанавливает нитрогруппув молекулах соединений, содержащих и другие способные к восстановлению группы. Этот метод дает хорошие результаты при восстановлении ароматических нитрокарбоновых кислот и нитроальдегидов.