Visão geral dos dimetalocenos. Crédito:Química da Natureza (2024). DOI:10.1038/s41557-024-01531-y O primeiro e mais conhecido metaloceno é o "ferroceno", que contém um único átomo de ferro. Hoje, complexos sanduíche podem ser encontrados em muitos livros didáticos de química inorgânica, e a ligação e a estrutura eletrônica dos metalocenos são ensinadas em cursos de graduação em química. As moléculas sanduíche também desempenham um papel importante na indústria, onde são utilizadas como catalisadores e na síntese de metalopolímeros especiais.
Ninguém sabe exatamente quantas moléculas de sanduíche existem hoje, mas o número certamente está na casa dos milhares. E todos eles têm uma coisa em comum:um único átomo metálico localizado entre dois anéis planos de átomos de carbono.
Pelo menos era o que se pensava até 2004, quando um grupo de investigação da Universidade de Sevilha fez uma descoberta surpreendente. A equipe de pesquisa espanhola conseguiu sintetizar uma molécula sanduíche que continha não um, mas dois átomos de metal. Durante muito tempo, este "dimetaloceno" contendo dois átomos de zinco permaneceu como o único exemplo deste tipo, até que um grupo no Reino Unido conseguiu, no ano passado, sintetizar uma molécula muito semelhante que continha dois átomos de berílio.
Mas agora, Inga Bischoff, estudante de doutoramento da equipa de investigação do Dr. André Schäfer na Universidade de Saarland, deu um grande passo em frente. Ela conseguiu sintetizar em laboratório o primeiro complexo sanduíche 'heterobimetálico' do mundo - um dimetaloceno que contém dois átomos de metal diferentes.
Pouco depois da descoberta do primeiro dimetaloceno em 2004, trabalhos teóricos indicaram que os dimetalocenos não precisam necessariamente conter dois átomos metálicos idênticos, e que um complexo com dois átomos metálicos diferentes também deveria ser estável. Essas previsões foram feitas com base em cálculos de modelagem química quântica usando computadores poderosos. Apesar desta estabilidade prevista, todas as tentativas de criar tal molécula em laboratório foram infrutíferas até à atual descoberta de Bischoff.
"É realmente emocionante e especial quando você percebe o que está segurando em suas mãos. A olho nu, parece apenas outro pó branco. Mas ainda me lembro claramente do momento em que vimos pela primeira vez a estrutura molecular determinada experimentalmente em na tela do computador e sabíamos que tínhamos uma molécula sanduíche com dois átomos de metal diferentes", disse o Dr. Schäfer.
André Schäfer e Inga Bischoff em laboratório com uma amostra do seu novo dimetaloceno. Crédito:Universidade de Saarland/Thorsten Mohr
"Quais anéis de carbono você escolhe são tão importantes quanto quais átomos de metal você deseja colocar entre eles. Isso é crítico porque as estruturas eletrônicas dos anéis de carbono cíclicos e dos átomos de metal precisam corresponder entre si", explicou Bischoff.
"Os metais contidos em nosso 'dimetaloceno heterobimetálico' são o lítio e o alumínio. Os cálculos previram que esses dois metais seriam candidatos adequados porque sua estrutura eletrônica é, em alguns sentidos, semelhante à de dois átomos de zinco, que sabíamos que poderiam formar um dimetaloceno estável. "
Mas o que parece tão simples e direto levou meses para ser alcançado. A molécula revela-se tão reativa que só pode ser sintetizada, armazenada e analisada sob uma camada inerte de nitrogênio ou argônio. Se entrasse em contato com o ar, simplesmente se decomporia.
Depois de sintetizada, a molécula precisou ser caracterizada, o que envolveu toda uma equipe de cientistas da Universidade de Saarland. Os resultados do seu trabalho foram publicados na Nature Chemistry .
"Nosso dimetaloceno heterobimetálico representa o que é efetivamente uma nova classe de moléculas sanduíche", disse o líder do grupo, Dr. Schäfer. “Quem sabe um dia também será incluído no livro didático do aluno. Mas antes de tudo, precisamos estudá-lo mais a fundo.
"No momento, temos um bom conhecimento de sua estrutura, mas ainda sabemos muito pouco sobre sua reatividade. Se encontrarmos outras combinações adequadas de átomos metálicos, poderá ser possível no futuro sintetizar outros dimetalocenos heterobimetálicos."
