Molécula considerada "impossível" pela química é criada no Japão

Cientistas do Instituto de Ciência e Tecnologia de Okinawa (OIST), no Japão, criaram uma molécula que contradiz um dos princípios mais antigos da química. O grupo sintetizou um derivado estável de ferroceno com 20 elétrons, contrariando a regra de que o máximo de carga por moléculas seria de 18 elétrons.

O ferroceno é usado em sensores, eletrônicos e até em medicamentos. O novo derivado pode ampliar essas aplicações. Segundo os pesquisadores, compreender como expandir as fronteiras da estabilidade eletrônica é essencial para o desenvolvimento de catalisadores verdes. O domínio dessas interações pode levar à criação de moléculas com propriedades químicas ajustáveis.

"Mostramos pela primeira vez que é possível sintetizar um derivado estável de ferroceno com 20 elétrons e estes dois elétrons de valência adicionais induziram propriedades com potencial para aplicações futuras", observou o químico Satoshi Takebayashi, autor principal da descoberta, em comunicado à imprensa.

A norma vigente estabelece que complexos com 18 elétrons de valência são os mais estáveis e que, portanto, não recebem mais carga por serem extremamente equilibrados. Foi este princípio, inclusive, que permitiu a criação do ferroceno, em 1951, e a posterior abertura a todos os demais organometálicos.

O Prêmio Nobel de Química de 1973 reconheceu a importância da estrutura inédita e da estabilidade do composto original, que iniciou uma nova era da química na ligação metal-orgânica. Agora, os pesquisadores demonstram que a estabilidade pode ir além desse limite.

O estudo, publicado na Nature Communications em 7 de julho, contou com colaboração de cientistas da Alemanha e da Rússia. O composto foi estabilizado a partir de uma nova estratégia de ligação que permitiu a inclusão de dois elétrons adicionais no sistema.

Inovação muda limites da química

O derivado criado mantém a estrutura típica de "sanduíche". Os dois anéis ciclopentadienil ligados a um átomo central de ferro é uma característica dos metalocenos. Mas incorpora uma ligação ferro-nitrogênio que sustenta os 20 elétrons. Essa ligação alterou as propriedades eletrônicas do composto, criando um comportamento inédito.

Segundo os autores, os dois elétrons extras expandem os estados de oxidação acessíveis. Isso amplia o uso potencial em processos de catálise e em tecnologias de energia que empregam o ferroceno tradicional.

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