バーチ還元
まず溶媒和電子が基質と反応してアニオンラジカルが生成する。 ここで還元されやすい基質(例えばα,β-不飽和ケトン)ではさらにもう1つの溶媒和電子が反応してジアニオンとなる。 これが反応後に添加されるプロトン化剤によってプロトン化されて最終生成物となる。
一方、還元されにくい基質(例えばベンゼン環)では、2つ目の溶媒和電子の反応はそのままでは進行しない。 このような基質では還元を進行させるには基質とともにプロトン化剤を添加しておく必要がある。 するとアニオンラジカルがプロトン化されてラジカルとなり、これに2つ目の溶媒和電子の付加してアニオンとなる。 そしてこれがプロトン化されて最終生成物となる。
バーチ還元は以下の手順で行なう。 まず、ドライアイスで冷却したデュワー冷却器を装着した反応容器をドライアイス-アセトン浴などで冷却してアンモニアの沸点である −33 °Cよりも低い温度とする。 撹拌子はテフロン被覆のものではテフロンがバーチ還元の条件で反応して侵されてしまうため、ガラス製のものを用いるのが良い。 ここにボンベから液体アンモニアを導入するが、液体アンモニアはボンベから直接注ぎ込むのは避ける方が良く、別の容器にトラップし、そこから気化させて反応容器に送り込み、デュワー冷却器で液化して反応容器に還流させる方がよい。 これはボンベの内壁などに由来する鉄などの粉末が反応系に混入すると還元剤となる金属とアンモニアの反応(金属アミドと水素が発生する)を触媒してしまい、還元剤のロスの原因になるためである。
次に溜めた液体アンモニア中に還元剤となる金属を小片にして加えていく。 金属としてはリチウムやナトリウムを用いることが多い。
カリウムやカルシウム、マグネシウムが使用する例も報告されている。 これらの金属を液体アンモニア中に加えると濃紺色の溶液となる。 アンモニア中でこれらの金属は電子を放出して陽イオンとなり、放出された電子は数分子のアンモニアに溶媒和された溶媒和電子となる。 この溶媒和電子が可視光を吸収するため溶液が着色する。
ここに反応させるべき基質をゆっくりと添加していく。 基質は溶媒和電子と反応しないアルカンやジエチルエーテルなどを補助溶媒として添加することもある。 また基質にアルコールなどのプロトン化剤を混ぜて同時に添加することもある。
なお、先に基質を添加してから、過剰の溶媒和電子の生成により溶液が青くなるまで金属を少しずつ加えていく方法もある。
反応が完了したら、塩化アンモニウムやアルコール、水などのプロトン化剤をゆっくりと添加して過剰の溶媒和電子を消費させる。 その後、反応容器の冷却を止めてアンモニアを反応容器から蒸発させて除き、残渣を処理して目的物を得る。