KANAZAWA, Japão 1 de outubro de 2021 / PRNewswire / – Pesquisadores da Universidade de Kanazawa descrevem Chemical Society Reviews como grandes moléculas cíclicas podem ser usadas para a síntese de grandes complexos de metal com dois ou mais átomos de metal.
Em complexos polimetálicos, dois ou mais átomos de metal combinam-se com moléculas orgânicas em estruturas moleculares maiores e mais complicadas. Esses complexos são usados no desenvolvimento de p. Por exemplo, novos catalisadores, ímãs moleculares e sensores. No passado, os complexos polimetálicos eram frequentemente sintetizados pelo método de tentativa e erro de mistura de íons metálicos com ligantes orgânicos, resultando em compostos imprevisíveis. A abordagem moderna envolve macrociclos: moléculas orgânicas que possuem uma estrutura em anel. O espaço interior das moléculas macrocíclicas pode ser usado para ancorar um complexo polimetálico durante sua formação, um "truque" que permite a síntese reproduzível de produtos finais previsíveis. Shigehisa Akine da University of Kanazawa, Mark MacLachlan da University of British Columbia (UBC) e NanoLSI (University of Kanazawa), e o estudante de doutorado da UBC Mohammad Chaudhry publicou agora uma visão geral abrangente da síntese de complexos polimetálicos por meio da via do macrociclo, que também discute como certas propriedades de um complexo podem ser ajustadas alterando a composição do macrociclo usado.
Os cientistas discutem primeiro as origens do campo. Na década de 1970, foi demonstrado que os chamados complexos macrociclo dinucleares [2+2] podiam ser formados usando um composto orgânico relativamente simples, com a fórmula molecular C 9 H 8 O 3 como um bloco de construção. Esses complexos dinucleares consistem em dois átomos de metal que ficam em uma "rede" orgânica com dupla simetria. Macrociclos Robson semelhantes, como são chamados, podem ser obtidos com 6 metais, a estrutura geral [3+3] tendo uma simetria tripla (triangular). Os macrociclos de Robson ainda são investigados hoje, mas o método permanece um tanto imprevisível.
Os pesquisadores então explicam como os macrociclos [2+2] (com simetria dupla) e [3+3] (com simetria triangular) também aparecem em designs contemporâneos. Compostos [3+3] estão sendo ativamente investigados por seu potencial como ímãs de molécula única, moléculas que exibem (para) magnetismo. Usando macrociclos, as propriedades magnéticas das moléculas resultantes podem ser ajustadas alterando o tamanho e a composição do grupo. Em relação aos complexos [2+2]observa-se que eles possuem cavidades que podem ser exploradas para a criação de aglomerados únicos.
Outra classe interessante de estruturas multimetálicas são os 'macrociclos de Pacman', construídos a partir de ligantes que apresentam uma fenda. Esta geometria pode ser usada para capturar e ativar pequenas moléculas metal-ligante-metal. Nesse contexto, macrociclos de Pacman com dois átomos de urânio têm sido intensamente estudados no contexto do processamento de resíduos nucleares. Akine, MacLachlan e Chaudhry também mostram que, de maneira mais geral, usando ligantes de Pacman, os químicos conseguiram criar vários complexos polimetálicos estrutural e quimicamente únicos.
O último tipo de macrociclo discutido pelos pesquisadores apresenta anéis de piridina (a piridina é semelhante ao benzeno, com uma unidade CH substituída por nitrogênio). Os macrociclos de anel de piridina oferecem alta flexibilidade e podem ser usados para sintetizar uma variedade de estruturas multimetálicas complicadas; os autores fornecem muitos exemplos de complexos contendo prata.
Os cientistas terminam sua revisão com uma visão sobre esta fascinante área de pesquisa. Especificamente, eles apontam que uma tendência futura provavelmente estará imitando a atividade de grupo que ocorre naturalmente nos sistemas vivos. Na verdade, os complexos polimetálicos desempenham um papel fundamental em reações importantes, como a redução do nitrogênio em amônia e a oxidação do monóxido de carbono em dióxido de carbono. Citando Chaudhry et al. : "A seletividade potencial e o controle oferecidos pelo método de criação de modelo de macrociclo são especialmente atraentes para a produção consistente e reproduzível de aglomerados multimetálicos funcionais."
Imagem:
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Figura 1. Macrociclos contemporâneos usados para a síntese de complexos polimetálicos discretos: (a) conceito, (b) estruturas químicas de complexos polimetálicos representativos.
Referência:
Mohammad T. Chaudhry Shigehisa Akine e Mark J. MacLachlan . Macrociclos contemporâneos para complexos polimetálicos discretos: Controle preciso sobre a estrutura e função, Chem. Soc. Rev., 2021, Artigo avançado
DOI https://doi.org/ 10.1039 / D1CS00225B
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Como a principal universidade abrangente na Costa do Mar do Japão A Universidade de Kanazawa tem contribuído muito para o ensino superior e a pesquisa acadêmica no Japão desde sua fundação em 1949. A universidade tem três faculdades e 17 escolas que oferecem cursos em disciplinas como medicina, engenharia da computação e humanidades.
A Universidade está localizada na costa do Mar do Japão em Kanazawa – uma cidade rica em história e cultura. A cidade de Kanazawa possui um perfil intelectual muito respeitado desde o feudo (1598-1867). A Universidade de Kanazawa é dividida em dois campi principais: Kakuma e Takaramachi para seus aproximadamente 10.200 alunos, incluindo 600 do exterior.
FONTE Universidade de Kanazawa
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