La química organometálica ha sido un campo de estudio prolífico desde la década de 1950, con seis premios Nobel otorgados en esta categoría. Sin embargo, la identificación de nuevas clases de compuestos organometálicos ha sido un fenómeno poco común. En este contexto, un equipo de investigadores de China y Estados Unidos ha logrado un avance significativo al descubrir una nueva clase de compuestos organometálicos: tres nuevos marcos de anuleno planar centrados en metales.
Los anulenos son hidrocarburos cíclicos que contienen el máximo número posible de enlaces simples y dobles entre átomos de carbono, con una fórmula general de CnHn para números pares de n, o CnHn + 1 para números impares de n. En esta investigación, los anulenos presentados están compuestos por 15 átomos de carbono, con un átomo del metal de transición osmio en el centro.
Un avance en la síntesis de complejos de metal-anuleno
El auge de la química organometálica en la mitad del siglo XX fue impulsado por el descubrimiento de la ferroceno, un compuesto que consiste en dos anillos de anuleno de cinco carbonos que encierran un átomo central de hierro. En la mayoría de los compuestos organometálicos, el metal se coordina de forma π, situándose por encima o por debajo del plano de los aniones anuleno planos. A lo largo de los años, se han sintetizado muchos de estos complejos fuera del plano, influyendo significativamente en la teoría de enlaces y encontrando diversas aplicaciones en procesos científicos e industriales gracias a sus propiedades catalíticas, electroquímicas y magnéticas únicas.
No obstante, los complejos in-planos de metal-anuleno, donde el átomo metálico se sitúa dentro del anillo y forma un enlace σ (sigma) con los átomos de carbono, han sido reportados en muy pocas ocasiones. La síntesis de tales complejos ha demostrado ser mucho más desafiante debido a varios factores: las restricciones impuestas por los aniones anuleno más pequeños, que no tienen un cavidad central lo suficientemente grande para acomodar un átomo metálico; la desviación de planitud de los anulenos más grandes debido a sus estructuras flexibles; y la necesidad de romper enlaces fuertes carbono-hidrógeno y reemplazarlos por enlaces carbono-metal.
El nuevo estudio supera estos obstáculos sintéticos para los metal-anulenos in-planos a través de un diseño molecular dirigido y una ruta sintética ingeniosa. En lugar de intentar insertar un metal en un anuleno, los investigadores construyeron un marco de anuleno alrededor de un centro metálico.
La síntesis se llevó a cabo en múltiples etapas, comenzando con un precursor molecular que contiene un enlace triple reactivo osmio-carbono y luego ensamblando enlaces carbono-carbono alrededor del átomo metálico mediante una reacción de cicloadición. Esto dio lugar a la formación de complejos metálicos de anuleno in-plano, que contienen cinco anillos fusionados unidos a través del moiety de bis-fosfina de osmio central.
El compuesto más simétrico diseñado en el estudio fue un metal-anuleno compuesto por cinco anillos aromáticos de cinco miembros conectados. Utilizando esta estructura como base, los investigadores derivaron versiones yodadas, cloradas y nitradas de los metal-anulenos in-planos. También encontraron que los ligandos de fosfina del moiety padre pueden ser intercambiados, ofreciendo una plataforma versátil para nuevos derivados.
Los investigadores destacan que la alta estabilidad de los anulenos planos centrados en metal y su capacidad de ser funcionalizados los posicionan como bloques de construcción prometedores para la ciencia de materiales.
