Los avances en la química de los metalocenos han conducido a la formación de moléculas tipo sándwich «heterobimetálicas», difíciles de producir pero que ofrecen potencial para nuevos descubrimientos químicos y aplicaciones industriales. Andrea Schaefer e Inga Bischoff en el laboratorio con su nueva muestra de dimetaloceno. Crédito: Universidad del Sarre / Thorsten Mohr
El primer metaloceno y el más conocido es el «ferroceno», que contiene un hierro
» data-gt-translate-attributes=»({«attribute»:»data-cmtooltip», «format»:»html»})» tabindex=»0″ role=»link»>atom. Los complejos sándwich son ahora temas estándar en los libros de texto de química inorgánica, y los enlaces y la estructura electrónica de los metalocenos se tratan en los cursos universitarios de química. Estas moléculas tipo sándwich también son importantes en la industria, donde actúan como catalizadores y se utilizan para fabricar metalopolímeros únicos.
Nadie sabe cuántas moléculas sándwich existen hoy en día, pero deben ser miles. Y todos tienen una cosa en común: un solo Átomo de metal ubicado 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 sintetizar el año pasado una molécula muy 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. Ella logró sintetizar en el laboratorio el primer complejo sándwich «heterobimetálico» del mundo: un dimetaloceno que contiene dos átomos metálicos diferentes.
Logros teóricos y prácticos.
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 Inga Bischoff.
‘Es realmente emocionante y especial cuando sientes lo que tienes en tus manos. A simple vista, parece un polvo blanco más. Pero todavía puedo recordar vívidamente el momento en que vimos por primera vez la estructura molecular determinada experimentalmente en la pantalla de la computadora y supimos que teníamos una molécula tipo sándwich con dos átomos metálicos diferentes”, dijo el Dr. Andre Shaffer.
«Qué anillos de carbono elijas es tan importante como qué átomos de metal elijas entre ellos. Esto es fundamental, porque la estructura electrónica del carbono cíclico y los átomos metálicos coinciden entre sí», explicó Inga Bischoff. Los metales implicados en nuestro dimetaloceno heterobimetálico son el litio y el aluminio. Los cálculos predicen que estos dos metales serían candidatos adecuados. Debido a su estructura electrónica La estructura es en cierto modo similar a dos átomos de zinc, sabemos que se puede formar un dimetaloceno estable.
Pero lograr lo que parece tan simple y directo llevó meses. Esta molécula es tan reactiva que sólo puede sintetizarse, almacenarse y analizarse bajo una capa inerte 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 ahora se han publicado en revistas muy respetadas. Química de la naturaleza.
«Nuestro dimetaloceno heterobimetálico representa una clase completamente nueva de moléculas tipo sándwich con una estructura eficiente», afirmó el líder del grupo, el Dr. Andre Schaefer. «Quién sabe, tal vez algún día se incluya en el libro de texto de un estudiante». Pero primero, necesitamos 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 podría resultar posible sintetizar otros dimetalocenos heterobimetálicos.
La gran importancia de esta clase de moléculas queda ilustrada por la concesión del Premio Nobel en 1973 al químico alemán Ernst Otto Fischer y al químico británico Geoffrey Wilkinson por sus trabajos pioneros, de forma independiente, sobre la química de los organometálicos, los llamados compuestos trabajados. Mezclas para sándwiches.
Cita: “Un dimetaloceno heterobimetálico de litio y aluminio” por Inga-Alexandra Bischoff, Sergi Danés, Philipp Thoni, Bernd Morgenstern, Diego M. Andrada, Carsten Müller, Jessica Lambert, Elias CJ Gießelmann, Michael Zimmer, André, 12 de mayo de 2014. Química de la naturaleza.
DOI: 10.1038/s41557-024-01531-y
