El digaleno catiónico rompe enlaces fuertes

El Prof. Dr. Ingo Krossing, el Dr. Antoine Barthélemy y su equipo del Instituto de Química Inorgánica y Analítica de la Universidad de Friburgo han investigado la especial reactividad de un compuesto químico específico, un digaleno doblemente cargado positivamente. Este compuesto contiene dos átomos de galio y es especialmente reactivo debido a su carga doblemente positiva. En su estudio, los investigadores estudian sistemáticamente cómo pueden activarse, es decir, hacerse más reactivos, enlaces covalentes normalmente muy estables con la ayuda de un complejo de elementos del grupo principal cargado positivamente.

La activación y conversión de enlaces químicos suele implicar dos pasos: la adición oxidativa, en la que un complejo activo entra en un enlace, y la eliminación reductiva, que restaura el complejo al tiempo que forma un nuevo enlace. Estos pasos son fundamentales en la catálisis redox, es decir, los sistemas que tienen un gran efecto en pequeñas cantidades. Hasta ahora, los procesos industriales han utilizado sobre todo metales preciosos caros para este fin, muchos de los cuales se extraen en condiciones problemáticas. Aunque en los últimos años se ha demostrado que las especies del grupo principal ricas en electrones también pueden añadirse oxidativamente a los enlaces, la producción de estos complejos suele ser costosa.

El equipo de Friburgo ha demostrado ahora que un digaleno divalente de los grupos principales puede realizar esta tarea y activar los enlaces simples fuertes H-C, H-N, H-O y los enlaces múltiples C≡C/C=C mediante adición oxidativa. Muchas de estas reacciones se describen por primera vez para un compuesto catiónico subvalente del grupo 13. "La gran ventaja práctica del sistema es que el digaleno puede producirse fácil y directamente en la solución de reacción", explica Barthélemy.

La elevada reactividad del digaleno se basa en dos factores: un ligando bifosfano bidentado rico en electrones, que aumenta la reactividad del catión, y un anión aluminato de coordinación débil, que evita interacciones no deseadas. Los estudios mecanísticos muestran que la activación de enlaces múltiples se produce de forma cooperativa a través de dos átomos de galio y también permite la isomerización catalítica de olefinas. En el caso de los enlaces simples, un conformador asimétrico del digaleno desempeña aparentemente un papel importante y favorece el mecanismo cooperativo. "Los resultados son un paso prometedor hacia una verdadera catálisis redox con elementos del grupo principal, que también sería muy atractiva para la industria química", explica Krossing. "Abren perspectivas para nuevos sistemas catalizadores de fácil acceso con una reactividad elevada pero controlable, no sólo dentro del grupo 13, sino también más allá".