Químicos sintetizan una «molécula tipo sandwich» predicha hace 20 años

Científicos de la Universidad de Saar, bajo la dirección del Dr. André Schäfer, han logrado un avance en el campo de la química inorgánica al sintetizar una molécula única: el dimetalloceno heterobimetálico. Este logro es el resultado de años de investigaciones teóricas y prácticas, predichas ya en 2004.

Historia de la investigación

Los metalocenos, descubiertos por primera vez hace más de medio siglo, han sido durante mucho tiempo objetos estándar de estudio en la química inorgánica. El más conocido de ellos es el ferroceno, que contiene un átomo de hierro encerrado entre dos anillos planos de átomos de carbono. Estos complejos "tipo sándwich" se utilizan activamente en la industria como catalizadores y componentes de metalopolímeros únicos.

Hasta hace poco se creía que todos los metalocenos contenían solo un átomo de metal entre dos anillos de carbono. Sin embargo, en 2004 un grupo de investigadores de la Universidad de Sevilla descubrió un dimetalloceno que incluía dos átomos de zinc. El año pasado, científicos británicos sintetizaron una molécula similar con dos átomos de berilio.

Avance de Iga Bischoff

La doctoranda Iga Bischoff del equipo del Dr. Schäfer fue más allá, creando el primer dimetalloceno heterobimetálico del mundo, que contiene dos átomos de metales diferentes. “Es realmente emocionante y especial cuando comprendes lo que tienes en tus manos. A primera vista, parece solo otro polvo blanco. Pero aún recuerdo claramente el momento en que vimos por primera vez en la pantalla de la computadora la estructura molecular determinada experimentalmente y comprendimos que teníamos en nuestras manos una molécula tipo sándwich con dos átomos de metales diferentes”, compartió el Dr. Schäfer.

Dificultades y éxito

Las investigaciones teóricas realizadas tras el descubrimiento del primer dimetalloceno indicaban la posibilidad de existencia de complejos estables con diferentes átomos de metales. Sin embargo, hasta hace poco, todos los intentos de crear tal molécula en el laboratorio habían fracasado. Solo gracias a Iga Bischoff y su equipo se logró sintetizar el dimetalloceno heterobimetálico que incluye átomos de litio y aluminio. Según Bischoff, la elección de los anillos de carbono y los metales fue crítica, ya que sus estructuras electrónicas deben coincidir.

El proceso de síntesis resultó ser extremadamente complejo. La molécula es tan reactiva que solo puede ser sintetizada, almacenada y analizada en una atmósfera de gas inerte, como nitrógeno o argón. En contacto con el aire, se destruye instantáneamente. La caracterización de la molécula requirió el trabajo conjunto de todo un equipo de científicos de la Universidad de Saar, y los resultados de sus investigaciones fueron publicados en la revista Nature Chemistry.

Nueva clase de moléculas

“Nuestro dimetalloceno heterobimetálico representa una clase completamente nueva de moléculas tipo sándwich”, señaló el Dr. Schäfer. “Es posible que algún día se incluya en los libros de texto de química. Pero primero necesitamos realizar investigaciones adicionales. En este momento entendemos bien su estructura, pero sabemos poco sobre su reactividad. Si se encuentran otras combinaciones adecuadas de átomos de metales, es posible que en el futuro logremos sintetizar otros dimetallocenos heterobimetálicos”.

Importancia del descubrimiento

La importancia de esta clase de moléculas se confirmó con el Premio Nobel otorgado en 1973 al químico alemán Ernst Otto Fischer y al químico británico Geoffrey Wilkinson por sus trabajos pioneros en el campo de los compuestos organometálicos "tipo sándwich".

El descubrimiento del equipo de la Universidad de Saar puede abrir nuevos horizontes en la química y la industria, ofreciendo oportunidades únicas para la creación de nuevos materiales y catalizadores.