Rieke-fém alatt a fémsókból alkálifémekkel kiredukált rendkívül reakcióképes fémporokat értjük. Nevüket Reuben D. Rieke után kapták, aki elsőként tanulmányozta és írta le ezeknek a fémeknek az előállítását. A módszerrel számos fém reakcióképessége megnövelhető, köztük például a Mg, Ca, Ti, Fe, Co, Ni, Cu, Zn és In, amelyekre a kezelés után Rieke-magnézium, Rieke-kalcium, stb. nevet használjuk.
Reakcióképességük annak köszönhető, hogy fajlagos felületük igen nagy, emellett meg vannak tisztítva a felületükön kialakuló és reakcióikat hátráltató oxidrétegtől. Szemcséi igen aprók, méretük 1-2 μm-től akár 0,1 μm-ig terjedhet. Egyes fémek, mint a réz vagy a nikkel, olyan finom kolloidális szemcsékként is jelen vannak, amelyek sem ülepítéssel, sem centrifugálással, sem pedig szűréssel nem vonhatók ki a fekete oldatból. A magnézium és a kobalt nagyobb részecskéket alkot, bár ezek főként a melléktermékként keletkező alkálifémsókat tartalmazzák, köztük a fém maga akár az előbbi példánál is kisebb.
Előállítás Általában az előállítandó fém vízmentes kloridsóját redukálják alkálifémekkel egy megfelelő oldószerben. Például Rieke-magnézium előállítható, ha a magnézium-kloridot fémkáliummal redukáljuk.
Rieke eredetileg háromféle előállítási módot írt le: Olvadt nátriummal vagy káliummal történő redukció olyan oldószerben, amelynek magasabb a forráspontja, mint a redukálófémek olvadáspontja, valamint képes a só egy részének feloldására. Egy javasolt párosítás volt például a kálium és tetrahidrofurán (THF), nátrium és 1,2-dimetoxietán, vagy az említett fémek benzolban, toluolban. Az exoterm reakció több órányi refluxálást igényel inert (reakcióképtelen) atmoszférában. Szilárd alkálifémekkel való redukálás katalitikus mennyiségű (5-10 mol%) elektronvivő anyag (pl. naftalin vagy bifenil) jelenlétében. Ebben a módszerben lítium is használható redukálószerként, emellett akár szobahőmérsékleten is végbemegy, ezáltal az elsőhöz képest kevésbé veszélyes és gyakran jobb minőségű porokat eredményez. Lítium helyett előzetesen elkészített lítium-naftalid vagy lítium-bifenilid használatával. Ez az eljárás akár még alacsonyabb hőmérsékleten is lejátszódik. Habár maga a reakció lassabb, a végeredmény még finomabb fémpor.
A keletkező alkálifém-kloridok kiválhatnak a fémekkel keverve. Ezek akár felhasználhatók együtt is, vagy megtisztíthatók a sók megfelelő oldószerrel való kimosásával.
Felhasználás Az összes Rieke-fém közül a Rieke-cink kapta a legnagyobb figyelmet annak köszönhetően, hogy a 2,5-dibrómtiofén polimerizációját elő tudja segíteni politiofénné. Továbbá brómészterekkel reagáltatva cinkorganikus vegyületek előállítására használható, amik a Reformatsky-reakció fontos komponensei.
A Rieke-magnézium aril-halogenidekkel akár már −78 °C hőmérsékleten egyesülni tud, így gyakran meglepően jó szelektivitással juthatunk Grignard-reagensekhez. Rieke-Mg segítségével lehetetlennek hitt Grignard-reagensekhez is juthatunk, például aril-fluoridokból vagy 2-klórnorbornánból.
Története A nagy reaktivitású fémek használata a szerves szintézisekhez az 1960-as években kezdett egyre inkább elterjedni. Az addig használt módszerek a fém elgőzölögtetésén alapultak, amelyhez komoly műszerekre volt szükség.
Reuben D. Rieke, az Észak-Karolinai Egyetem kémiaprofesszora 1972-ben szabadalmaztatta a módszert, amely ma a nevét viseli. A korábbiakkal ellentétben, ez az eljárás nem igényel speciális felszerelést, és a legnagyobb kihívást csupán a piroforos fémporok kezelése, valamint a vízmentes és légmentes környezet megteremtése jelenti. Egyszerűségének köszönhetően a felfedezése nagy figyelmet kapott.
Kutatását a Nebraska-Lincolni Egyetemen folytatta. Feleségével, Lorettával 1991-ben megalapították a Rieke Metals LLC-t, amellyel az efféle fémek előállítását tűzte ki célul.(2018): "About Us". Rieke Metals's website, accessed on 2019-03-19.
Fordítás
Jegyzetek
Kategória:Szervetlen kémia Kategória:Fémek