Un team di chimici dell'Università RUDN e del Nesmeyanov Institute of Organoelement Compounds (INEOS) ha sintetizzato due cluster eterometallici con un'efficienza quasi del 100%. Questi composti possono essere usati come catalizzatori in farmacia, produzione di polimeri, e altri rami dell'industria chimica. I risultati dello studio sono stati pubblicati nel Journal of Organometallic Chemistry .

Un cluster metallico è un gruppo di diversi atomi di metallo con una significativa interazione tra loro. I cluster che contengono atomi di metalli diversi sono chiamati eterometallici. Sono usati come catalizzatori nelle reazioni organiche, Per esempio, nell'industria farmaceutica o nella produzione di polimeri. Però, lo sviluppo di tali cluster non è un compito facile. Un team di chimici dell'Università RUDN e INEOS ha suggerito un modo efficace per ottenere cluster eterometallici da un normale cluster metallico costituito da tre atomi di rodio.

"Il rodio è noto per essere un metallo catalitico, e molti processi organici sono catalizzati da cluster metallici a base di rodio. Però, la maggior parte degli approcci alla sintesi di cluster eterometallici sono inconsistenti e portano al prodotto con poca resa. Siamo riusciti a sviluppare cluster eterometallici a base di rodio altamente efficienti, " ha detto Olga Chusova, dottorato di ricerca, ricercatore presso il Centro Scientifico "Chimica Cristalica e Analisi Strutturale, "Università RUDN.

Il team ha utilizzato un cluster di tre atomi di rodio collegati a forma di triangolo con ligandi (molecole che determinano il comportamento degli atomi) attaccati ai vertici e ai lati. Alcuni ligandi sono più vantaggiosi per i composti rispetto agli altri. Avendo scelto con cura i ligandi sia nel cluster iniziale che nei reagenti, i chimici riuscirono ad ottenere nuovi cluster eterometallici. Vale a dire, hanno usato un metalloelettrofilo (una sostanza che contiene un atomo di metallo privo di elettroni) come reagente. Grazie a questo, si formò un nuovo complesso di diversi atomi di metallo. Invece di un triangolo, il cluster eterometallico ha la forma di un tetraedro con tre atomi di rodio e un atomo di oro o cobalto ai suoi vertici.

Questo meccanismo ha reso la reazione efficiente quasi al 100%, cioè la quantità effettiva del cluster eterometallico ottenuto corrispondeva quasi esattamente alle previsioni del team (dell'81% nel caso del cobalto e del 93% per l'oro). In particolare, la reazione è andata bene in entrambi i casi, sebbene i metalloelettrofili contenenti oro e cobalto abbiano strutture diverse.

"Nonostante le differenze nella loro struttura elettronica, entrambi i metalloelettrofili hanno reagito con il cluster triangolare di rodio e hanno formato cluster tetraedrici stabili. Ciò è dovuto alla struttura unica del cluster iniziale:può fornire un numero diverso di elettroni a seconda del metalloelettrofilo. In questo caso, quello a base d'oro richiedeva solo due elettroni, e quello a base di cobalto ne serviva sei, " ha aggiunto Olga Chusova.

La scoperta può potenzialmente migliorare la sintesi di catalizzatori basati su cluster eterometallici per l'industria chimica.