Estabilización de un enlace cobalto-cobalto por dos alquil amino carbenos cíclicos

Área de la Ciencia:

• Química organometálica Química orgánica de los metales.
• Coordinación Química de la Coordinación
• Ciencia de los materiales Ciencia de los materiales.

Sus antecedentes:

• Los alquil amino carbenos cíclicos (cAAC) son ligandos versátiles en la química organometálica.
• Los complejos de cobalto de baja valencia son de interés debido a su potencial catalítico y sus propiedades electrónicas únicas.

Objetivo del estudio:

• Para sintetizar y caracterizar un nuevo complejo de cobalto dinuclear con ligandos cAAC.
• Para investigar la estructura electrónica, las propiedades magnéticas y el comportamiento redox del complejo sintetizado.
• Explorar la formación y la estabilidad de los iones radicales cobalto-carbeno.

Principales métodos:

• Síntesis de (Me2-cAAC:) 2Co2 (2) a través de la reducción de un precursor de Co (II) utilizando KC8.8.
• Mediciones de susceptibilidad magnética para determinar el estado de giro del suelo.
• Voltametría cíclica para evaluar la actividad redox.
• Síntesis y caracterización del catión del radical oxidado [Me2-cAAC:) 2Co2] (OTf) utilizando la espectroscopia de resonancia paramagnética de electrones (EPR).
• Cristalografía de rayos X para determinar las distancias de enlace Co-Co.
• Cálculos de la teoría funcional de la densidad (DFT) para la investigación teórica.

Principales resultados:

• El complejo de cobalto dinuclear (Me2-cAAC:) 2Co2 (2) fue sintetizado con éxito y se encontró que posee un estado fundamental singular (S = 0).
• El complejo 2 exhibe oxidación y reducción reversibles de un electrón, lo que permite la formación de especies estables de radicales catiónicos y aniónicos.
• El catión radical 2(•+) OTf(-) fue sintetizado y caracterizado, mostrando un estado (Co(0.5)) 2 a través de la espectroscopia EPR.
• Estudios experimentales y teóricos confirmaron la presencia de un enlace Co-Co tanto en 2 (2.6550(6) Å) como en 2(•+) OTf(-) (2.4610(6) Å), con un acortamiento significativo en las especies oxidadas.
• El acortamiento del enlace Co-Co en 2 ((•+) se atribuye a las interacciones intermoleculares, a pesar de la naturaleza π-aceptante del ligando cAAC.

Conclusiones:

• El estudio demuestra la síntesis exitosa de un único complejo de cobalto dinuclear de baja valencia estabilizado por ligandos cíclicos de alquilo aminocarbeno.
• El comportamiento redox reversible y la formación de iones radicales estables resaltan la sintonizabilidad electrónica de este sistema de cobalto-carbeno.
• La dinámica de enlace Co-Co observada proporciona información sobre el enlace metal-metal en complejos de cobalto de baja valencia y la influencia de las propiedades de los ligandos.