Por mais de um século, a conhecida regra de 18 elétrons orientou o campo da química organometálica. Agora, pesquisadores do Instituto de Ciência e Tecnologia de Okinawa (OIST) sintetizaram com sucesso um novo composto organometálico que desafia esse princípio de longa information. Eles criaram um derivado estável de 20 elétrons do Ferroceno, um complexo metal-orgânico à base de ferro, o que poderia levar a possibilidades emocionantes na ciência química.
“Para muitos complexos de metais de transição, eles são mais estáveis quando cercados por 18 elétrons de valência formais. Esta é uma regra química em que muitas descobertas importantes na catálise e ciência dos materiais se baseiam”, disse o Dr. Satoshi Takebayashi, principal autor do artigo publicado em Comunicações da naturezaem colaboração com cientistas da Alemanha, Rússia e Japão. O Ferroceno é um exemplo clássico que incorpora essa regra. “Agora mostramos pela primeira vez que é possível sintetizar um derivado estável de 20 elétrons”, acrescentou.
Esse avanço melhora nossa compreensão da estrutura e da estabilidade dos metalocenos, uma classe de compostos conhecidos por sua estrutura característica de “sanduíche”, na qual um átomo de steel fica entre dois anéis orgânicos.
Reconstruindo nosso entendimento conceitual
Primeiro sintetizado em 1951, o Ferroceno revolucionou a química com sua estabilidade inesperada e estrutura única, eventualmente conquistando seus descobridores o Prêmio Nobel de 1973 em química. De muitas maneiras, o Ferroceno abriu um novo capítulo em nossa compreensão da ligação steel -orgânica e lançou o campo moderno da química organometálica, que continua a inspirar gerações de cientistas a explorar compostos steel -orgânicos.
Este novo estudo se baseia nessa fundação. Ao projetar um novo sistema de ligantes, a equipe conseguiu estabilizar um derivado de ferroceno com 20 elétrons de valência, química de coordenação que anteriormente period considerada improvável. “Além disso, os dois elétrons de valência adicionais induziram uma propriedade redox não convencional que possui potencial para futuras aplicações”, observou o Dr. Takebayashi. Isso é importante porque, embora o ferroceno já seja usado em reações envolvendo transferência de elétrons, conhecidas como reações redox, é tradicionalmente limitada a uma faixa estreita de estados de oxidação. Ao permitir o acesso a novos estados de oxidação através da formação de uma ligação Fe -N nesse derivado, ele expande as maneiras pelas quais o ferroceno pode ganhar ou perder elétrons. Como resultado, pode se tornar ainda mais útil como catalisador ou materials funcional em vários campos, do armazenamento de energia à fabricação de produtos químicos.
Compreender como quebrar e reconstruir as regras da estabilidade química permite que os pesquisadores projetem moléculas com propriedades personalizadas. Esses insights podem inspirar novas pesquisas que visam avançar a química sustentável, incluindo o desenvolvimento de catalisadores verdes e materiais de próxima geração.
Uma plataforma para futura inovação
Os derivados do ferroceno já entraram em várias tecnologias, de células solares e produtos farmacêuticos a dispositivos médicos e catalisadores avançados. Ao expandir o package de ferramentas conceitual disponível para os químicos, esse último avanço pode ajudar a desenvolver e diversificar esses aplicativos, inspirando -se inteiramente novos.
O Grupo de Química Organometálica Na OIST, concentra-se em descobrir os princípios fundamentais que governam as interações metálicas-orgânicas e na aplicação de desafios do mundo actual. A equipe tem um interesse especial em compostos não convencionais que desafiam regras químicas padrão, como o derivado de ferroceno de 20 elétrons relatado neste estudo.
Este trabalho foi apoiado pela Sociedade Japonesa para a Promoção da Ciência (JSPs), o Programa JSPS para formar as Universidades de Pico de Pesquisa do Japão, as seções de análise e engenharia instrumentais da Universidade de Pós -Graduação de Ciência e Tecnologia de Okinawa (OIST) e da Buribushi Fellowshipship.
