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【每日科普】赛过黄金价格的铑元素
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铑,元素周期表第45号元素。

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▲来源:视觉中国

1803年,英国物理化学家沃拉斯顿在一次商业投资合作中发现了铑。当时他为了能生产出纯铂,将粗铂溶解在王水里,其中也有钯,随后将溶解后的铂和钯用沉淀法移除后是一种漂亮的红色溶液,最后得到一种玫瑰红晶体,这就是铑酸钠,最终生产出最早的铑样本。铑盐的溶液能呈现玫瑰的淡红色,但金属铑并不是玫瑰红而是银白色稀少的贵金属,非常耐腐蚀,光泽好,主要用于电镀。当其电镀在其他金属表面时,镀层色泽牢固,不易磨损,反光效果很好,因此也会镀一薄层在玻璃表面,形成一种特别优良的反射镜面。

“钌、铑、钯、锇、铱、铂”这6种元素在化学上称为铂族元素,算上金和银,就是我们平常所说的贵金属。铑的价格会随外部因素的影响而波动,2021年贵金属铑的人民币标价,曾是黄金价格的10倍、铂金的19倍,以至于有一些公司专门从事铑金属回收。其价格的昂贵主要因为铑矿的稀缺,世界上只有三个国家能生产金属铑,还经常出现价格波动。我国铂系资源比较缺乏,金属铑又总是与铂钯矿伴生,因此铑金属产量也不高。

如今,铑被使用在汽车催化转化器的多孔陶瓷结构中,用来帮助氮氧化物分解成无害的氧气和氮气,这主要得益于铂系金属都比较容易形成配合物的特点。

2021年,中国药科大学姚和权和林爱俊课题组,指出一种铑催化环戊烯与硅烷基乙炔分子间对应选择性alder-ene型反应。

国外课题组最近报道了钌催化剂分子间烯烃—炔烃偶联反应,但对于分子间对应选择性alder-ene型反应仍有待开发。此外,这种手性分子结构是天然产物和药物中普遍存在的骨架,可提高生物活性化合物的代谢稳定性和靶向选择性。但是,手性季碳中心的合成一直具有难度,尤其对于非反应位点季碳手性中心的构建,对于分子间不对称药物的合成案例也从未被报道过。中国药科大学课题组报道的这种铑催化反应,具有较高的对应选择性、良好的底物适用性和可克级制备等优点,还具有一个季碳和一个叔碳手性中心,并为合成具有一个季碳和一个叔碳手性中心的手性(e)—乙烯基硅烷连接的环戊烯提供了一条实用途径,有望用来合成更多有用的药物。

铑还是为数不多的只拥有一种同位素的元素,具有和质子相同的原子核自旋,因此也是非常优质的核磁共振研究对象,不过灵敏度不是很好,阻碍了它的广泛应用。当然,铑也有几种确知的人工放射性同位素,可以被作为癌症治疗剂来研究。有一种拥有一个被标示了有机荧光团的配体铑(ⅱ)化合物,已经证明能被癌细胞以一种不同于吸收自由配体的方式所吸收,表明铑—铑键化合物具有新的应用可能性。

(作者系湖北省武汉市第二十中学化学教师、武汉市科学家科普团成员)

来源:科普时报

作者:宋丹

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