Exemplo de um complexo organometálico. O rutênio é o
metal de transição central rodeado pelos diferentes
ligantes
Compostos ou complexos organometálicos são
compostos que contém pelo menos uma ligação carbono-metal
(C-M) sendo que, nesse contexto, o sufixo "metal" inclui
os metalóides como boro, silício, e arsênico. A química
organometálica pode ser vista como uma ponte entre a química
orgânica e a inorgânica.
A importância dos compostos organometálicos está relacionada
com a catálise homogênea, desde a simples catálise ácido-base
até a extremamente complexa catálise metalo-enzimática.
Os complexos organometálicos são constituídos por átomos
ou íons metálicos ligados a átomos ou grupos chamados ligantes.
Os ligantes são dispostos ao redor de um ou mais metais
formando um poliedro centrado no metal.
História
O primeiro composto organometálico a ser sintetizado foi
o sal de Zeise (K[PtCl3(?2-C2H4)].H2O),
descoberto por W. C. Zeise em 1827 enquanto ele aquecia
PtCl4 em etanol e propunha que o composto resultante
conteria etileno. O sal de Zeise recebeu bastante atenção
durante a segunda metade do século XIX porque os químicos
não conseguiam explicar sua estrutura molecular. Ela só
pode ser desvendada com o advento da difração de raios X
no século XX.
| Ano |
Autor(es) |
Descoberta |
| 1827 |
W. C. Zeise |
Sal de Zeise |
| 1848 |
E. C. Frankland |
ZnEt2 |
| 1853 |
C. J. Löwig |
Primeiro alquil-chumbo |
| 1890 |
L. Mond |
Ni(CO)4 |
| 1891 |
Berthelot, Mond e Quinche |
Fe(CO)5 |
| 1900 |
V. Grignard |
Reagente de Grignard |
| 1909 |
Pope e Peachey |
Síntese de [Pt(CH3)3I] |
| 1925 |
F. Fischer e H. Tropsch |
Síntese de gasolina e de óleo Diesel (comercializada
em 1936) |
| 1930 |
F. Paneth e W. Lautsch |
Preparação de alquil-derivados de As, Sb, Zn e Cd
via termólise de alquil-chumbo na presença de espelhos
daqueles metais. |
Um dos pioneiros da química de organometálicos do grupo
principal (bloco s e bloco p) foi o químico inglês E. C.
Frankland, que aprendeu sobre compostos organoarsênicos
durante seu doutorado na Alemanha. Em 1848 ele sintetizou
pela primeira vez o dimetilzinco e nos próximos quatorze
anos descobriu Zn(C2H5)2,
Hg(CH3), Sn(C2H5) e B(CH3)3.
Foi ele também quem introduziu o termo "organometálico"
no vocabulário da química.
Outros desenvolvimentos levaram a várias aplicações industriais
para os compostos organometálicos, como catálise de polimerização
de alcenos e polímeros de silicone. Desde os anos 60, a
pesquisa exploratória em compostos organometálicos tem sido
dominada por estudos dos compostos do bloco d, mas recentemente
foi retomado o interesse na síntese exploratória e estudos
físicos dos compostos organometálicos do grupo principal
tornando possível o surgimento de novas classes de compostos
e o aumento do conhecimento da variedade e do tipo de ligação
e reações dos elementos do bloco s e bloco p.
Organometálicos
do grupo principal
Os compostos organometálicos do grupo principal possuem
como átomos centrais metais do grupo principal (bloco s
e bloco p). Juntamente com os compostos organometálicos
dos elementos do grupo principal, são estudados os compostos
derivados dos metais do grupo do zinco, devido à grande
similaridade entre eles.
A química dos derivados de alquila dos elementos do grupo
principal é muito semelhente àquela dos compostos de hidrogênio
devido, em parte, à semelhança entre as eletronegatividades
do carbono e do hidrogênio, o que resulta em forças de ligação
e polaridade entre as ligações elemento-carbono e elemento-hidrogênio
parecidas.
Classificação dos compostos de metila dos metais e metalóides
do grupo principal.
Os compostos desse grupo podem conter ligações iônicas,
covalentes e podem ser encontrados na forma polimérica dependendo
principalmente da natureza do íon metálico. A figura ao
lado mostra a classificação dos compostos de metila dos
metais e metalóides do grupo principal.
Os organometálicos com ligações intermediárias a iônica
e a covalente são muito importantes na indústria, já que
eles são relativamente estáveis em solução e ao mesmo tempo
são relativamente iônicos para participarem de reações.
Organometálicos do bloco
d
Os organometálicos do bloco d têm como átomos centrais
metais de transição (bloco d).
Alguns metais de transição possuem orbitais d semi-preenchidos,
o que permite ao metal existir em diversos estados de oxidação
e assim eles são capazes de se ligar a um número variável
de ligantes. Essa flexibilidade é muito útil durante as
reações envolvidas numa catálise.
Regra dos 18 elétrons
Essa regra é útil para decidir se um certo complexo organometálico
do bloco d é estável ou não. Para um complexo mononuclear,
existe um máximo de ligantes permitido, que é determinado
através da Regra dos 18 elétrons.
Para um complexo de fórmula geral: [MXaLb]c+
Onde:
X = ligantes monovalentes (do tipo haleto, hidreto, alquil,
etc)
L = ligantes neutros (do tipo CO, C2H4)
Nº de elétrons = N + a + 2b - c
Onde:
N = grupo ao qual o metal pertence
O número máximo de elétrons é 18. Quando o número
de elétrons é inferior a 18, diz-se que o complexo é coordenativamente
(ou eletronicamente) insaturado.
Complexos coordenativamente insaturados, contendo 14 ou
16 elétrons, são os mais importantes em catálise.
