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Complejos metálicos hechos de moléculas cíclicas

KANAZAWA, Japón Oct. 1, 2021 / PRNewswire / – Investigadores de la Universidad de Kanazawa describen en Chemical Society Reviews cómo se pueden utilizar moléculas cíclicas grandes para la síntesis de grandes complejos metálicos con dos o más átomos metálicos.

En los complejos polimetálicos, dos o más átomos de metal se combinan con moléculas orgánicas en estructuras moleculares más grandes y complicadas. Tales complejos se utilizan en el desarrollo de p. Ej. nuevos catalizadores, imanes moleculares y sensores. En el pasado, los complejos polimetálicos a menudo se sintetizaban mediante el método de prueba y error de mezclar iones metálicos con ligandos orgánicos, lo que resultaba en compuestos impredecibles. El enfoque moderno implica macrociclos: moléculas orgánicas que tienen una estructura de anillo. El espacio interior de las moléculas macrocíclicas se puede utilizar para anclar un complejo polimetálico durante su formación, un "truco" que permite la síntesis reproducible de productos finales predecibles. Shigehisa Akine de la Universidad de Kanazawa, Mark MacLachlan de la Universidad de Columbia Británica (UBC) y NanoLSI (Universidad de Kanazawa), y el estudiante de doctorado de la UBC Mohammad Chaudhry ahora publicó una descripción general completa de la síntesis de complejos polimetálicos a través de la ruta del macrociclo, que también analiza cómo ciertas propiedades de un complejo pueden ajustarse cambiando la composición del macrociclo utilizado.

Los científicos primero discuten los orígenes del campo. En la década de 1970, se demostró que los llamados complejos dinucleares de macrociclo [2+2] podían formarse utilizando un compuesto orgánico relativamente simple, con fórmula molecular C 9 H 8 O 3 como bloque de construcción. Estos complejos dinucleares consisten en dos átomos de metal que se sientan en una "red" orgánica con simetría doble. Se pueden obtener macrociclos de Robson similares, como se les llama, con 6 metales, teniendo la estructura general [3+3] una simetría triple (triangular). Los macrociclos de Robson todavía se investigan hoy, pero el método sigue siendo algo impredecible.

Luego, los investigadores explican cómo los macrociclos [2+2] (con simetría doble) y [3+3] (con simetría triangular) también aparecen en los diseños contemporáneos. Los compuestos [3+3] se investigan activamente en la actualidad debido a su potencial como imanes de una sola molécula, moléculas que exhiben (para) magnetismo. Usando macrociclos, las propiedades magnéticas de las moléculas resultantes se pueden ajustar cambiando el tamaño y la composición del grupo. Con respecto a los complejos [2+2]se observa que estos tienen cavidades que pueden explotarse para crear agrupaciones únicas.

Otra clase interesante de estructuras multimetálicas son los 'macrociclos Pacman', construidos a partir de ligandos que muestran una hendidura. Esta geometría se puede utilizar para capturar y activar pequeñas moléculas de metal-ligando-metal. En este contexto, los macrociclos Pacman con dos átomos de uranio se han estudiado intensamente en el contexto del procesamiento de desechos nucleares. Akine, MacLachlan y Chaudhry también muestran que, de manera más general, mediante el uso de ligandos de Pacman, los químicos han logrado crear varios complejos polimetálicos estructural y químicamente únicos.

El último tipo de macrociclos discutido por los investigadores presenta anillos de piridina (la piridina es similar al benceno, con una unidad C – H reemplazada por nitrógeno). Los macrociclos de anillo de piridina ofrecen una alta flexibilidad y pueden usarse para sintetizar una variedad de estructuras multimetálicas complicadas; los autores dan muchos ejemplos de complejos que contienen plata.

Los científicos terminan su revisión con una perspectiva de esta fascinante área de investigación. Específicamente, señalan que es probable que una tendencia futura sea la imitación de la actividad de los grupos que ocurren naturalmente en los sistemas vivos. De hecho, los complejos polimetálicos juegan un papel clave en reacciones importantes como la reducción de nitrógeno a amoníaco y la oxidación de monóxido de carbono a dióxido de carbono. Citando a Chaudhry et al. : "La selectividad y el control potenciales que ofrece el método de creación de plantillas de macrociclo es especialmente atractivo para la producción consistente y reproducible de agrupaciones multimetálicas funcionales".

Imagen:
https://nanolsi.kanazawa-u.ac.jp/wp-content/uploads/2021/09/fig1.jpg

Figura 1. Macrociclos contemporáneos utilizados para la síntesis de complejos polimetálicos discretos: (a) concepto, (b) estructuras químicas de complejos polimetálicos representativos.

Referencia:
Mohammad T. Chaudhry Shigehisa Akine y Mark J. MacLachlan . Macrociclos contemporáneos para complejos polimetálicos discretos: control preciso sobre la estructura y función, Chem. Soc. Rev., 2021, Artículo anticipado
DOI https://doi.org/10.1039/D1CS00225B

Contacto:
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Tel: +81 (76) 234-4550

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FUENTE Kanazawa University

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