Étape importante sur la voie de la catalyse des métaux de transition avec l’aluminium

Les chimistes Philipp Dabringhaus, Julie Willrett et le professeur Dr. Ingo Krossing de l’Institut de chimie inorganique et analytique de l’Université de Fribourg ont réussi à synthétiser le complexe d’aluminium cationique à faible valence [Al(AlCp*)₃]⁺ par une réaction de métathèse. L’équipe présente ses travaux de recherche dans la revue Chimie naturelle.

“En chimie, les composés d’aluminium cationiques à faible valence sont très recherchés en raison de leur réactivité ambiphile potentielle de type métal de transition. Cependant, de nombreuses tentatives antérieures pour synthétiser des composés d’aluminium cationiques à faible valence par des méthodes oxydatives ou réductrices ont été largement infructueuses,” Krossing explique. Jusqu’à présent, a-t-il dit, il n’y a eu qu’un seul exemple de composé d’aluminium cationique à faible valence, mais il ne peut pas être préparé par synthèse rationnelle. “Nous montrons maintenant qu’il existe un accès étonnamment facile aux complexes d’aluminium à faible valence avec métathèse après tout”, déclare Krossing. Dans la métathèse, les structures partielles sont simplement échangées entre les partenaires de réaction.

L’aluminium comme alternative moins chère à la catalyse

Les chimistes de Fribourg préparaient le sel [Al(AlCp*)₃]⁺[Al(OC{CF₃)₃}₄]^– du tétramère de Schnöckel (AlCp*)₄où l’aluminium est déjà présent dans le +1 état d’oxydation. Le (AlCp*)₄ a réagi avec Li[Al{OC(CF₃)₃}₄] et le mélange réactionnel est immédiatement passé du jaune au rouge. Quand le mélange réactionnel a été cristallisé, les scientifiques ont obtenu le [Al(AlCp*)₃]⁺[Al(OC{CF₃)₃}₄]^– sel sous forme de cristaux violet foncé. “Des études cristallographiques aux rayons X, spectrométriques UV et informatiques indiquent la présence de la structure dimère à la fois dans le état solide et en solution à haute concentration et basse température, mais à faible concentration et température ambiante le monomère se forme. Cela indique clairement une réactivité ambiphile du cation », a déclaré Dabringhaus.

“Par conséquent, ce sel peut potentiellement être utilisé comme élément de base pour un [:Al(L)₃]⁺ sel qui, en raison de sa nature cationique, pourrait être capable d’effectuer des additions oxydatives réversibles et des éliminations réductrices de petites molécules », explique Krossing. « Cela nous rapproche un peu plus de notre objectif à long terme d’obtenir une catalyse, actuellement réalisée avec des moyens coûteux et rares. les métaux de transition—avec l’aluminium. L’aluminium est le deuxième élément le plus abondant de la croûte terrestre et capable de le faire en principe, comme le montrent nos travaux. Mais malheureusement, il faudra probablement encore au moins 20 ans avant que nos recherches à ce sujet ne soient appliquées.”