Il Nichel Raney è un catalizzatore introdotto nel 1926 dall’ingegnere statunitense Murray Raney che lo adoperò nell’idrogenazione di oli vegetali.
Da allora questo catalizzatore, usato sia in polvere che in forma granulare è impiegato per numerosi processi di utilità industriale. In particolare nelle reazioni di riduzione quali l’idrogenazione di composti insaturi e nella riduzione del legame C-S a legame C-H.
Il Nichel Raney è un catalizzatore eterogeneo e quindi deve presentare una struttura porosa. La catalisi così avviene sia sulla superficie esterna del catalizzatore sia sulla superficie interna.
Preparazione
Il Nichel Raney è ottenuto a partire da una lega contenente nichel e allumino . Essa è trattata, tramite un processo detto di “attivazione” con idrossido di sodio concentrato. Esso è in grado di allontanare la maggior parte dell’alluminio dalla lega grazie alla reazione:
2 Al + 2 NaOH + 6 H2O → 2 Na[Al(OH)4] + 3 H2
in cui si forma il tetraidrossoalluminato di sodio e idrogeno gassoso. La lega diventa spugnosa ed ha un’elevata superficie di contatto.
A causa dell’elevata superficie e della presenza di idrogeno il Nichel Raney è un materiale piroforico che può incendiarsi a contatto con l’aria con produzione di fumi pericolosi pertanto va maneggiato in atmosfera inerte.
Successive ricerche hanno portato a considerare altri sistemi in cui insieme all’alluminio è presente rame, rutenio e cobalto. Inoltre l’aggiunta di un ulteriore metallo alla lega binaria può aumentare l’attività del catalizzatore.
Applicazioni
Il Nichel Raney è usato nei processi industriali e nelle sintesi organiche grazie alla sua stabilità e alla sua elevata attività catalitica a temperatura ambiente.
Tra le più importanti applicazioni vi è la riduzione di legami multipli come, ad esempio, gli alchini, gli alcheni, i nitrili, i dieni ma anche i composti aromatici.
Sebbene il benzene non sia una specie particolarmente reattiva nelle reazioni in cui viene a perdere la stabilizzazione per risonanza e quindi si riduca con difficoltà a cicloesano la reazione può essere effettuata in presenza di Nichel Raney a costi molto più contenuti rispetto alla stessa reazione condotta in presenza di palladio.
In presenza di un solvente come l’alcol il Nichel Raney catalizza la reazione di decomposizione dei tioeteri:
R-S-R’ → RH + R’H
Il gruppo carbonilico di un’un’aldeide o di un chetone può essere ridotto in presenza di 1,2-etanditiolo e di un acido di Lewis con formazione di un tiochetale che, per idrogenazione, in presenza di Nichel Raney dà l’alcano secondo la riduzione di Mozingo:
Tale reazione è utilizzata per la riduzione di composti carbonilici sensibili agli acidi e alle basi per i quali non possono essere usate la riduzione di Clemmensen e la riduzione di Wolff-Kishner.
Nitrocomposti alifatici e aromatici sono ridotti selettivamente ai corrispondenti derivati amminici con alte rese. Si usa acido formico e Nichel Raney .Ad esempio l’1-nitropropano dà la n-propilammina, il nitrobenzene dà l’anilina e il p-nitrobenzofenone dà il p-amminobenzofenone.