Composto organometálico

Compostos ou complexos organometálicos são compostos que contêm pelo menos uma ligação carbono-metal (C-M) sendo que, nesse contexto, o sufixo "metal" inclui os metaloides como boro, silício, e arsênio. A química organometálica pode ser vista como uma ponte entre a química orgânica e a inorgânica.

Exemplo de um complexo organometálico. O rutênio é o metal de transição central rodeado pelos diferentes ligantes

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

Ânion do sal de Zeise.

O primeiro composto organometálico a ser sintetizado foi o sal de Zeise (K[PtCl₃(η²-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 pôde 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.

Ficheiro:Organometálicos grupo principal.JPG

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: [MX_aL_b]^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.

Referência

• D. F. Shriver, P. W. Atkins and C. H. Langford, "Inorganic Chemistry", 2^nd ed., p. 412-452.