Los químicos lograron sintetizar la primera molécula predicha hace 20 años

El primer metaloceno y el más conocido es el «ferroceno», que contiene un átomo de hierro. Hoy en día, los complejos tipo sándwich se pueden encontrar en muchos libros de texto de química inorgánica, y el enlace y la estructura electrónica de los metalocenos se enseñan en cursos de pregrado en química. Las moléculas tipo sándwich también desempeñan un papel importante en la industria, donde se utilizan como catalizadores y en la síntesis de ciertos metalopolímeros.

Nadie sabe cuántas moléculas sándwich existen hoy en día, pero deben ser miles. Y todos tienen una cosa en común: un único átomo de metal intercalado entre dos anillos planos de átomos de carbono.

Al menos eso es lo que se pensaba hasta 2004, cuando un grupo de investigación de la Universidad de Seúl hizo un descubrimiento sorprendente. El equipo de investigación español logró ensamblar una molécula tipo sándwich que contenía no uno sino dos átomos de metal. Durante mucho tiempo, este «dimetaloceno» que contiene dos átomos de zinc fue el único ejemplo de este tipo, hasta que un grupo del Reino Unido logró el año pasado sintetizar una molécula similar que contiene dos átomos de berilio.

Pero ahora Inga Bischoff, estudiante de doctorado del equipo de investigación del Dr. Andre Schäfer en la Universidad del Sarre, ha dado un gran paso más. Ha logrado sintetizar en el laboratorio el primer complejo tipo sándwich «heterobimetálico» del mundo: un dimetaloceno que contiene dos átomos metálicos diferentes.

Poco después del descubrimiento del primer dimetaloceno en 2004, los trabajos teóricos demostraron que el dimetaloceno no contiene necesariamente dos átomos metálicos idénticos y que debería ser estable incluso en un complejo con dos átomos metálicos diferentes. Estas predicciones se realizaron mediante cálculos de modelos químicos cuánticos utilizando potentes ordenadores. A pesar de esta estabilidad prevista, todos los intentos de crear una molécula de este tipo en el laboratorio habían fracasado hasta el actual avance de Bischoff.

“Es realmente emocionante y especial cuando te das cuenta de lo que tienes en tus manos. A simple vista, parece un polvo blanco más. Pero todavía recuerdo vívidamente el momento en que vimos la primera estructura molecular determinada experimentalmente. pantalla de computadora y supimos que teníamos una molécula tipo sándwich con dos átomos metálicos diferentes”, dijo el Dr. Shaffer.

«Qué anillos de carbono elija es tan importante como qué átomos de metal elija para unirse entre ellos. Esto es fundamental porque la estructura electrónica de los anillos de carbono cíclicos y los átomos de metal coinciden entre sí. Lo son», explicó Bischoff.

«Los metales presentes en nuestro ‘dimetaloceno heterobimetálico’ son litio y aluminio. Los cálculos predicen que estos dos metales serían candidatos adecuados porque su estructura electrónica es en cierto sentido similar a dos átomos de zinc, que sabemos que pueden formar un dimetaloceno estable. «

Pero lograr lo que parece tan simple y directo llevó meses. Esta molécula es tan reactiva que sólo puede recolectarse, almacenarse y analizarse bajo una capa de nitrógeno o argón. Si entra en contacto con el aire, simplemente desaparecerá.

Una vez sintetizada, era necesario caracterizar la molécula, para lo cual participó todo un equipo de científicos de la Universidad del Sarre. Los resultados de su trabajo ya han sido publicados. Química de la naturaleza.

«Nuestro dimetaloceno heterobimetálico representa lo que efectivamente es una clase completamente nueva de moléculas tipo sándwich», dijo el líder del grupo, el Dr. Schaefer. «Quién sabe, tal vez algún día se incluya en el libro de texto de un estudiante». Pero primero tenemos que estudiarlo más.

«Actualmente conocemos muy bien su estructura, pero todavía sabemos muy poco sobre sus reacciones. Si encontramos otras combinaciones adecuadas de átomos metálicos, en el futuro será posible combinar otros dimetalocenos heterobimetálicos».