La technique de synthèse innovante débloque une nouvelle classe de composés organométalliques planaires

Avec six prix Nobel dans la catégorie, la chimie organométallique est un domaine largement exploré depuis les années 1950. Pourtant, la découverte de nouvelles classes de composés organométalliques reste un événement rare.

Une équipe de chercheurs de Chine et des États-Unis a décidé de changer cela en identifiant une nouvelle classe de composés organométalliques – trois nouveaux cadres annulènes planaires centrés sur le métal.

Les annulénes sont des hydrocarbures cycliques qui contiennent le nombre maximum de liaisons simples en carbone – carbone en carbone possible, avec une formule générale C_nH_n pour même un nombre de n ou c_nH_{n + 1} Pour un nombre impair de n. Les annulénes présentées dans cette étude étaient composées de 15 atomes de carbone liés à un atome de l’osmium de métal de transition, au centre.

Les nouveaux composés ont été signalés dans Nature.

Le milieu du 20e siècle a vu la montée d’un nouveau domaine de chimie appelé organométallique, lancé par la découverte du ferrocène – un composé composé de deux anneaux d’annulène à cinq carbones sandandant un atome de fer central. Dans la plupart des composés organométalliques, un métal est coordonné π où il se trouve au-dessus ou en dessous du plan des anions annulènes plates.

Au fil des ans, de nombreux complexes à l’extérieur ont été synthétisés, influençant considérablement la théorie des liaisons et trouvant diverses applications dans les processus scientifiques et industriels grâce à leurs propriétés catalytiques, électrochimiques et magnétiques utiles.

Cependant, peu de complexes métal-annulène dans le plan où l’atome métallique se trouve à l’intérieur de l’anneau et forme une liaison σ (sigma) avec les atomes de carbone plutôt que des liaisons π, ont été signalées.

La synthèse de ces complexes s’est avérée beaucoup plus difficile en raison de plusieurs facteurs: les restrictions dues à des anions d’annuléne plus faibles n’ayant pas une cavité centrale suffisamment grande pour accueillir un atome de métal, des annulénes plus grandes s’écartant de la planarité en raison de leurs structures flexibles et de la nécessité de briser de fortes liaisons carbone-hydrogènes et de les remplacer par des liaisons flexibles et à la nécessité.

La nouvelle étude surmonte les obstacles synthétiques aux métallo-annulènes dans le plan par conception moléculaire ciblée et une voie synthétique intelligente. Au lieu d’essayer d’insérer un métal dans une Annulene, les chercheurs ont construit un cadre Annulene autour d’un centre métallique.

La synthèse a été réalisée en plusieurs étapes, en commençant par un précurseur moléculaire contenant une triple liaison d’osmium – carbone réactif, puis d’assembler des liaisons carbone-carbone autour de l’atome métallique via la réaction de cycloaddition. Cela a conduit à la formation de complexes métalliques d’annulène dans le plan (15), contenant cinq anneaux fusionnés rejoints par le fragment central de l’osmium bis-phosphine.

La molécule la plus symétrique conçue dans l’étude était un métallo-annulène composé de cinq anneaux aromatiques connectés à cinq membres. En utilisant cela comme structure parent, les chercheurs ont dérivé la version iodée, chlorée et nitrée des métallo-annulènes dans le plan. Ils ont également constaté que les ligands de phosphine de la fraction parent peuvent être échangés, offrant une plate-forme polyvalente pour les dérivés plus récents.

Les chercheurs mettent en évidence que la stabilité élevée des annulénes planes centrées sur le métal et leur capacité à être fonctionnalisés les positionnent comme des éléments constitutifs prometteurs pour la science des matériaux.

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