Aromaticidad, un concepto generalmente utilizado para explicar la sorprendente estabilidad y la reactividad inusual de ciertas moléculas basadas en carbono, podría inspirar el diseño de nuevos catalizadores con usos novedosos, Los investigadores de KAUST lo han demostrado.

Los químicos descubrieron por primera vez el comportamiento anómalo de las moléculas aromáticas en el siglo XIX mientras estudiaban el benceno. La estabilidad inesperada de esta estructura cíclica de seis carbonos se reduce a sus electrones.

En general, los electrones enlazados mantienen un par específico de átomos juntos en un enlace químico discreto. Pero en benceno, seis electrones forman un anillo deslocalizado a través de la molécula. Muchas otras moléculas comparten esta característica. "Muchos ejemplos clásicos de reactividad orgánica y organometálica pueden explicarse sobre esta base, "dice Théo Gonçalves, un científico investigador en el laboratorio de Kuo-Wei Huang. "Pero aunque el concepto es bien conocido, hay aplicaciones químicas prácticas limitadas de aromaticidad, " él añade.

Un área de aplicación práctica es el campo de la catálisis. El grupo Huang desarrolló recientemente una familia inusual de catalizadores llamados complejos de pinza PN3 (P). En la mayoría de los catalizadores, el ion metálico central es donde tiene lugar toda la ruptura y formación de enlaces. En los complejos PN3 (P), los ligandos de pinza alrededor del metal también pueden ser participantes activos en el proceso catalítico. "Nuestra plataforma de ligando PN3 (P) permite aplicaciones catalíticas más allá de los sistemas convencionales donde el metal es el centro de reactividad, "Dice Huang.

Mientras el equipo estudiaba el comportamiento catalítico de los complejos de pinza, demostraron que una estructura de anillo de seis miembros se forma transitoriamente durante la catálisis y que la aromaticidad estaba entrando en juego. "Hemos proporcionado pruebas sólidas de que durante el ciclo catalítico, nuestra catálisis se beneficia de la energía adicional que proviene de la aromatización del anillo, "Dice Gonçalves." Ajustar el grado de aromatización ajustará suavemente la salida de la reacción ".

La familia de pinzas PN3 (P) posee un alto rendimiento catalítico para reacciones como la producción selectiva de hidrógeno a partir del ácido fórmico para reducir el dióxido de carbono (CO ₂ ) y para formar ésteres e iminas. Pero el valor real de la investigación podría deberse a los nuevos conocimientos que genera sobre el papel de la aromaticidad en la catálisis, y los nuevos horizontes que se abren como resultado. "Antes de nuestro trabajo, la importancia de la aromaticidad no se destacó en este campo, "Dice Gonçalves." Entender fundamentalmente la aromatización y la desaromatización permitirá el rediseño de los catalizadores hacia un mejor rendimiento y quizás una reactividad novedosa ".

"Nuestro descubrimiento no se trata de identificar un catalizador nuevo o mejor para una reacción conocida, sino de abrir un nuevo campo para nuevas oportunidades ilimitadas en el futuro, ", Añade Huang.