Sulfuros organometálicos de niobio y tántalo en procesos de hidrogenación

Abstract

El desarrollo de la tesis doctoral se inicia con la síntesis y caracterización de complejos polinucleares de niobio y tántalo, mediante el tratamiento de los compuestos [M(5-C5Me5)Cl4] (M = Nb, Ta) con hexametildisilatiano (SiMe3)2S. Esta reacción permitió la obtención de los precursores trinucleares de fórmula [M3(5-C5Me5)3Cl3(3-Cl) ( S)3(3-S)] (M = Nb, Ta). Una vez estudiado el tratamiento térmico de los sistemas trinucleares, y determinada su estabilidad en disolución, se evaluó el comportamiento frente a distintos reductores químicos, como por ejemplo: Mg, amalgama Na/Hg o fenilsilano (SiH3Ph), entre otros. Estos procesos conducen a especies dimetálicas de niobio y tántalo (IV) con enlace metal metal [M(5 C5Me5)Cl(-S)]2 (M = Nb, Ta). Los derivados dinucleares son excelentes compuestos de partida para sintetizar una amplia familia de complejos sulfuro de fórmula [M(5 C5Me5)R(-S)]2 (R = alquilo, arilo, alilo). Algunos de estos sistemas exhiben isomerización cis/trans respecto a la unidad central [M2S2], que implica la ruptura del enlace metal metal o la participación de un intermedio hidruro-olefina. La reacción de dihidrógeno con los complejos dimetálicos alquilo/arilo/alilo de niobio y tántalo, [M(5 C5Me5)R(-S)]2, conduce a sulfuros tetrametálicos de tipo-cubo [M(5 C5Me5)(3 S)]4 (M = Nb, Ta). En el caso del derivado difenilo [Ta(5 C5Me5)Ph(-S)]2 se aísla el intermedio hidruro-fenilo, [Ta4(5 C5Me5)4H2Ph2( S)2(3-S)2], mientras que con el compuesto dibencilo [Ta(5 C5Me5)(CH2Ph)(-S)]2 se origina la eliminación de tolueno y la hidrogenación parcial del grupo bencilo que queda en el sistema, para dar el complejo dimetálico [Ta2(5 C5Me5)2( CH2C6H6)(-S)2]. Esta especie es capaz de actuar como catalizador en procesos de hidrogenación de olefinas y diazenos, pero finalmente evoluciona cuantitativamente al derivado [Ta(5-C5Me5)(3-S)]4. Los ensayos de catálisis señalan claramente que los sulfuros tipo cubo [M(5 C5Me5)(3 S)]4 (M = Nb, Ta) también son activos en procesos de hidrogenación, siendo el derivado de niobio el que presenta mejores conversiones en condiciones de reacción más suaves