Un complejo de iridio insaturado que activa el metano y el etano en estado sólido cristalino

Área de la Ciencia:

• Química organometálica
• Química del estado sólido
• Catálisis

Sus antecedentes:

• El complejo de iridio [Ir(tBu-PONOP) MeH][BArF4] (1[BArF4]) es un precursor conocido para la activación de C-H.
• Los estudios de solución muestran la descomposición de 1[BArF4] con pérdida de metano, en contraste con la reactividad deseada.
• Comprender la reactividad en estado sólido es crucial para desarrollar nuevos procesos catalíticos.

Objetivo del estudio:

• Para investigar la activación C-H en estado sólido del metano y el etano por el complejo de iridio 1[BArF4].
• Elucidar el mecanismo de las transformaciones monocristalinas a monocristalinas que implican la activación de C-H.
• Para comparar la reactividad del estado sólido con el comportamiento conocido de la fase de solución.

Principales métodos:

• Estudios de difracción de rayos X de un solo cristal y de difracción de neutrones.
• Espectroscopia de resonancia magnética nuclear de estado sólido (SSNMR), incluido el etiquetado isotópico.
• Cálculos de la Teoría Funcional de la Densidad (DFT).
• Reacciones bajo diversas condiciones (vacío, N2, CO, atmósfera de etano).

Principales resultados:

• 1[BArF4] se somete a una activación C-H reversible de un solo cristal a un solo cristal (SC-SC) de metano a 80 °C, formando el [Ir(ciclo-tBu-PONOP') H][BArF4] (2[BArF4]).
• El complejo 2 [BArF4] actúa como una fuente insaturada de una especie activa de iridio, facilitando la activación adicional de C-H y la deshidrogenación de alcano con etano.
• Las reacciones con N2 y CO también proceden a través de transformaciones SC-SC, con conocimientos mecanicistas proporcionados por cálculos DFT.

Conclusiones:

• El entorno de estado sólido permite la activación robusta y reversible de C-H de metano y etano a través de transformaciones SC-SC, distintas del comportamiento de la solución.
• El intermediario ciclometalado 2 [BArF4] es un precursor versátil para varias reacciones, incluida la deshidrogenación de alcanos y la coordinación de moléculas pequeñas.
• Este trabajo destaca el potencial de las reacciones en estado sólido para la funcionalización y catálisis controladas de alcano.