Béchamp-Reduktion

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Die Béchamp-Reduktion ist die älteste Reaktion in der industriellen organischen Chemie zur Herstellung primärer aromatischer Amine aus Nitroaromaten durch Reduktion mit Eisen und Mineralsäuren. Die Béchamp-Reduktion ist heute weitgehend durch die katalytische Hydrierung verdrängt worden, wird jedoch noch insbesondere in der Farbstoffindustrie und zur Produktion von Eisenoxidpigmenten eingesetzt.[1]

Geschichte[Bearbeiten]

Dass die Reduktion aromatischer Nitroverbindungen zu den entsprechenden Aminen mit Eisen oder Eisen(II)-Salzen in wäßriger Salzsäure möglich ist, wurde 1854 von Antoine J. Béchamp als Spezialfall der Reduktion mit unedlen Metallen in Säuren entdeckt.[2]

Mechanismus[Bearbeiten]

\mathrm{4 \ Ar{-}NO_2 + 9 \ Fe + 4 \ H_2O \ \xrightarrow {HCl} \ 4 \ Ar{-}NH_2 + 3 \ Fe_3O_4}
Nitroaromat, Eisen und Wasser reagieren zu Aminoaromaten und Eisen(II,III)-oxid.
Beispiel: Reduktion von Nitrobenzol zu Anilin
Beispiel: Reduktion von Nitrobenzol zu Anilin

Die angegebene Reaktionsgleichung gibt den Gesamtprozess wider, der als Resultat der folgende Reaktionsschritte aufgefasst werden kann:[3][1]

\mathrm{2 \ R{-}NO_2 + FeCl_2 + 6 \ Fe + 10 \ H_2O \ \longrightarrow \ 2 \ R{-}NH_3Cl + 7 \ Fe(OH)_2}
\mathrm{R{-}NO_2 + 6 \ Fe(OH)_2 + 4 \ H_2O \ \longrightarrow \ R{-}NH_2 + 6 \ Fe(OH)_3}
\mathrm{Fe(OH)_2 + 2 \ Fe(OH)_3 \ \longrightarrow \ Fe_3O_4 + 4 \ H_2O}

Das Eisen(II)-chlorid (FeCl2) entsteht fortlaufend aus der Salzsäure und Eisen.

Vor- und Nachteile[Bearbeiten]

Der wichtigste Vorteil sind die niedrigen Verfahrenskosten. Eisen ist billig, das anfallende Eisen(II,III)-oxid kann als Farbpigment weiterverkauft werden und ist somit nicht als Abfall, sondern als Wertprodukt anzusehen.[4] Die Reaktion erfordert eine genaue Einhaltung sorgfältig ausgearbeiteter Reaktionsparameter. In großtechnischen Anlagen ist dies in der Regel besser zu kontrollieren als im Labormaßstab. Auch ist die genaue Ausarbeitung des Verfahrens zeitintensiv. Im Labor reduziert man deshalb häufig katalytisch oder mit anderen unedlen Metallen wie beispielsweise Zink.

Ein weiterer Vorteil der Methode ist, dass Aromaten und Doppelbindungen nicht hydriert werden.

Im industriellen Maßstab wird heute jedoch auch häufig katalytische Hydrierungen zur Reduktion von Nitroaromaten zu Anilinen benutzt.[5]

Einzelnachweise[Bearbeiten]

  1. a b Anthony R. Cartolano et al.: Amines by Reduction. In: Kirk-Othmer Encyclopedia of Chemical Technology. John Wiley and Sons, New York 2004, 476–498.
  2. Antoine Béchamp: De l'action des protosels de fer sur la nitronaphtaline et la nitrobenzine. nouvelle méthode de formation des bases organiques artificielles de Zinin. In: Annales de chimie et de physique. 4, 1854, S. 186–196 (Volltext auf Gallica.
  3. P. H. Groggins: Unit Processes in Organic Synthesis. 5th ed. McGraw-Hill, New York, 1958, S. 143.
  4. Thomas Kahl, Kai-Wilfrid Schröder, F. R. Lawrence, W. J. Marshall, Hartmut Höke, Rudolf Jäckh: Aniline. In: Ullmann’s Encyclopedia of Industrial Chemistry. Wiley-VCH, 2000, ISBN 3527306730, doi:10.1002/14356007.a02_303
  5. John J. McKetta: Nitrobenzene and Nitrotoluene. In: Encyclopedia of Chemical Processing and Design: Volume 31 - Natural Gas Liquids and Natural Gasoline to Offshore Process Piping: High Performance Alloys. CRC Press, 1989, ISBN 082472481X.