Nadie sabe exactamente cuántas moléculas sándwich hay hoy en día, pero el número ciertamente es de miles. Y todos tienen una cosa en común:un único átomo de metal situado entre dos anillos planos de átomos de carbono.

Al menos eso era lo que se pensaba hasta 2004, cuando un grupo de investigación de la Universidad de Sevilla hizo un descubrimiento sorprendente. El equipo de investigación español logró sintetizar una molécula tipo sándwich que contenía no uno sino dos átomos de metal. Durante mucho tiempo, este "dimetaloceno" que contiene dos átomos de zinc siguió siendo el único ejemplo de su tipo hasta que un grupo del Reino Unido logró el año pasado sintetizar una molécula muy similar que contenía dos átomos de berilio.

Pero ahora Inga Bischoff, estudiante de doctorado del equipo de investigación del Dr. André Schäfer en la Universidad del Sarre, ha dado un gran paso más. Ha logrado sintetizar en el laboratorio el primer complejo sándwich "heterobimetálico" del mundo:un dimetaloceno que contiene dos átomos metálicos diferentes.

Poco después del descubrimiento del primer dimetaloceno en 2004, los trabajos teóricos indicaron que los dimetalocenos no necesariamente tienen que contener dos átomos metálicos idénticos y que un complejo con dos átomos metálicos diferentes también debería ser estable. Estas predicciones se hicieron sobre la base de cálculos de modelos químicos cuánticos utilizando potentes ordenadores. A pesar de esta estabilidad prevista, todos los intentos de crear una molécula de este tipo en el laboratorio no tuvieron éxito hasta el avance actual de Bischoff.

"Es realmente emocionante y especial cuando te das cuenta de lo que tienes en tus manos. A simple vista parece otro polvo blanco. Pero todavía puedo recordar claramente el momento en que vimos por primera vez la estructura molecular determinada experimentalmente en "Vimos la pantalla del ordenador y supimos que teníamos una molécula tipo sándwich con dos átomos metálicos diferentes", afirmó el Dr. Schäfer.

"Qué anillos de carbono elijas es tan importante como qué átomos de metal quieres encerrar entre ellos. Esto es fundamental porque las estructuras electrónicas de los anillos de carbono cíclicos y los átomos de metal tienen que coincidir entre sí", explicó Bischoff.

"Los metales contenidos en nuestro 'dimetaloceno heterobimetálico' son litio y aluminio. Los cálculos predijeron que estos dos metales serían candidatos adecuados porque su estructura electrónica es en algunos sentidos similar a la de dos átomos de zinc, que sabíamos que podrían formar un dimetaloceno estable. "

Pero lograr lo que parece tan simple y directo llevó meses. La molécula resulta tan reactiva que sólo puede sintetizarse, almacenarse y analizarse bajo una capa inerte de nitrógeno o argón. Si entrara en contacto con el aire, simplemente se descompondría.

Una vez sintetizada, fue necesario caracterizar la molécula, para lo cual participó todo un equipo de científicos de la Universidad del Sarre. Los resultados de su trabajo se han publicado ahora en Nature Chemistry. .

"Nuestro dimetaloceno heterobimetálico representa lo que efectivamente es una clase completamente nueva de moléculas tipo sándwich", dijo el líder del grupo, el Dr. Schäfer. "Quién sabe, tal vez algún día también se incluya en un libro de texto para estudiantes. Pero antes que nada, necesitamos estudiarlo más a fondo.

"Por el momento conocemos bastante bien su estructura, pero todavía sabemos muy poco sobre su reactividad. Si encontramos otras combinaciones adecuadas de átomos metálicos, en el futuro podría ser posible sintetizar otros dimetalocenos heterobimetálicos". P>

Más información: Inga-Alexandra Bischoff et al, Un dimetaloceno heterobimetálico de litio y aluminio, Nature Chemistry (2024). DOI:10.1038/s41557-024-01531-y

Información de la revista: Química de la naturaleza

Proporcionado por la Universidad del Sarre