Hidrogenación a presión atmosférica en ambiente amateur

Question

Estaba planeando hacer algunas prácticas de hidrogenación a pequeña escala a presión atmosférica (probablemente de Vogel) y me encontré con un par de preguntas. Voy a utilizar el "método del globo" ( descrito en el libro Procter's Advanced Practical Organic Chemistry ) ya que considero que es una técnica más fácil para reacciones a pequeña escala que la construcción de un aparato de hidrogenación Brown. Hay que tener en cuenta que estoy trabajando en un entorno de aficionado (es decir, en mi laboratorio casero que no tiene chimenea). Ahora las preguntas:

• ¿Qué regla general se puede utilizar para determinar la cantidad de catalizador (en estos casos $\ce{Pd/C}$ ) necesario por cada mol de hidrógeno utilizado (supongo que estas dos variables dependen la una de la otra)?
• Hay diferentes tipos de $\ce{Pd/C}$ por ahí: 3%, 5% o 10% $\ce{Pd}$ en peso, con o sin una cantidad variable de $\ce{Pb}$ , diferentes disolventes (la mayoría que veo es agua) y también hay diferentes bases disponibles, no sólo paladio sobre carbono. Tengo entendido que $\ce{Pb}$ se añade para envenenar el catalizador, como en el caso del catalizador Lindlar, pero si se requiere una reducción total, ¿por qué sería necesario? Además, ¿cómo puedo decidir entre el 3%, el 5% o el 10%? $\ce{Pd}$ por peso?
• ¿Cuál es un método eficaz para generar el hidrógeno con el que llenar el globo? Supongo que normalmente se utilizaría un tanque de hidrógeno presurizado para ello, pero me parece exagerado para la reacción que estoy planeando. Además, el uso de tanques de hidrógeno presurizados no está exento de peligro y no estoy capacitado para manejarlos con seguridad.
• ¿Por qué habría que lavar la mezcla de reacción con un gas inerte después de la hidrogenación? Entiendo que esto es necesario porque el gas hidrógeno disuelto puede inflamarse y posiblemente explotar cuando, al filtrar el catalizador, éste se enciende espontáneamente (por ejemplo, cuando el catalizador no está suficientemente suspendido y es posible el contacto directo con la atmósfera). Sin embargo, ¿por qué se aconseja un gas inerte? ¿Qué tiene de malo el aire ordinario?
• ¿Cuál es la función de la celita al filtrar el catalizador?
• ¿Cuántas veces puede el $\ce{Pd/C}$ ¿se puede reutilizar el catalizador? ¿Cómo podría detectar si su catalizador se ha envenenado demasiado para ser utilizado con éxito en la hidrogenación?

Answer 1

He añadido una parte de su pregunta aquí .

En cuanto al catalizador, un 3-5% de Pd/C está bien.

¿Cuál es un método eficaz para generar el hidrógeno con el que llenar el globo? Supongo que normalmente se utilizaría un tanque de hidrógeno presurizado para ello, pero me parece exagerado para la reacción que estoy planeando. Además, el uso de tanques de hidrógeno presurizados no está exento de peligro y no estoy capacitado para manejarlos con seguridad.

En el laboratorio, sólo utilizaba tanques presurizados. Aunque existen generadores de hidrógeno comerciales -que se utilizan sobre todo para generar gas de hidrógeno como gas portador para la GC/MS-, estas cosas cuestan una fortuna y realmente serían una exageración.

En realidad, los depósitos presurizados son bastante seguros si se siguen algunas reglas:

• Evidentemente, no se puede acoplar el regulador de presión y hacer funcionar el conjunto a menos que se retire la tapa de acero sobre la válvula principal. No pongas en marcha nada a menos que el tanque esté asegurado a la mesa de laboratorio o a la pared con una abrazadera, una cadena u otro artilugio resistente que impida que el tanque se caiga. Quieres hidrogenación, no un cohete ;)

• Familiarícese con el regulador de presión.

• Cuando hayas terminado, vuelve a quitar el regulador y pon el tapón sobre la válvula principal. Guarda el regulador en un lugar seco y limpio.

• ¡No hay grasa en las roscas!

Si se maneja con un poco de sentido común, un pequeño tanque presurizado es la opción más conveniente.

¿Cuál es la función de la celita al filtrar el catalizador?

Cuando se filtra el catalizador, se suele utilizar un filtro de aspiración con una base de vidrio sinterizado (vidrio fritado). El paladio sobre carbón es un polvo muy fino que obstruirá el vidrio fritado. Una almohadilla de Celite en la succión evitará esto. La celita es barata, los filtros de succión no.

Answer 2

Asegúrese de no tener ninguna llama, nada que produzca chispas u otras fuentes de ignición cerca de usted cuando haga la hidrogenación.

He hecho muchas hidrogenaciones a presión atmosférica, suelo utilizar un burrete de gas para seguir la reacción. Es posible ver el cambio de velocidad cuando se consumen todos los grupos vinílicos y luego se empieza a reaccionar un alqueno trisubstruido.

Yo sugeriría que usted considera el uso de la cataylst níquel que se forma a partir de cloruro de níquel y borohidruro de sodio, he encontrado que es un cataylst barato y agradable. También es menos pirofórico que muchos otros cataylst cuando se ha expuesto al hidrógeno y luego se expone al aire.

He descubierto que la manera más fácil de hacerlo es coger una bureta de 50 ml y ponerla boca abajo, meterle un tapón con un agujero conectado a un tubo de goma que va a un embudo de separación. Poner una solución de sulfato de cobre en el embudo. El color azul facilita una lectura más rápida y evita que crezcan cosas en el agua. El otro extremo de la bureta debe conectarse al matraz de reacción.