Segreti degli alcheni: tutto ciò che devi sapere!

Complessi dei metalli di transizione con Gli Alcheni: Legame e Modello Dewar-Chat-Duncanson

I metalli di transizione formano complessi con gli alcheni, coinvolgendo gli stessi come leganti nei processi catalitici che convertono gli alcheni in composti organici diversi. Il modello Dewar-Chat-Duncanson, sviluppato da Michael James Steuart Dewar, Joseph Chatt e L. A. Duncanson, aiuta a spiegare il legame in questi complessi.

Legame nei Complessi degli Alcheni

Il legame nei complessi degli alcheni è generalmente rappresentato usando il concetto di apticità. In questo processo, gli elettroni π degli alcheni agiscono come leganti, interagendo con il metallo di transizione. Si verifica una donazione di elettroni dall’orbitale π dell’alchene all’orbitale d vuoto del metallo, accompagnata da una retrodonazione degli elettroni dall’orbitale d all’orbitale π* non occupato dell’alchene.

Modello Dewar-Chat-Duncanson

Secondo il modello Dewar-Chat-Duncanson, la combinazione di donazione e retrodonazione di elettroni tende a ridurre la forza del legame Carbonio-Carbonio. Questo porta a un aumento della distanza tra gli atomi di carbonio e a una diminuzione della loro frequenza di vibrazione. L’interazione descritta porta a una trasformazione degli atomi di carbonio da sp2 a sp3, spingendo gli atomi di idrogeno lontano dal metallo.

Riorganizzazione e Riduzione dell’Ordine del Legame

L’ibridazione del carbonio dell’alchene passa da sp2 a sp3 con l’aumento della retrodonazione, causando la riduzione dell’ordine del legame C=C. Questo concetto viene supportato dai modelli di addotto olefinico planare e metallociclopropano. Gli studi cristallografici confermano la crescente lunghezza del legame Carbonio-Carbonio.

Ruolo dei Fattori Elettronici negli Alcheni e Metalli di Transizione

L’interazione tra alcheni e metalli di transizione è influenzata in modo significativo dai fattori elettronici. Per esempio, il tetrafluoroetilene si lega più saldamente dell’etilene a un complesso metallico a bassa valenza, a causa dei gruppi elettronattrattori presenti sull’olefina. Questi gruppi comportano una minore donazione σ e un abbassamento dell’energia dell’orbitale π*.

Inoltre, l’etilene non è un legante efficace per i complessi metallici d0 poiché manca di elettroni d che potrebbero essere retrodonati. La stabilità dei complessi degli alcheni dipende anche da fattori sterici, con un ordine relativo di stabilità che va da tetrasostituito a etilene.

Sintesi dei Complessi degli Alcheni

Esistono diverse metodologie sintetiche per ottenere i complessi degli alcheni, tra cui la sostituzione dei leganti. Un esempio comune è la reazione tra il tetracloroplatinato (II) di potassio e l’etene, che dà origine al Tricloro(η2-etene)platinato(II) di potassio, noto come sale di Zeise. Quest’ultimo è stato il primo composto organometallico a contenere un legante insaturo, sintetizzato per la prima volta nel 1827 da William Christopher Zeise.

Un approccio alternativo implica la riduzione di un metallo ad alto numero di ossidazione usando un alchene o attraverso un processo di eliminazione riduttiva. Alcuni esempi di leganti includono il tetracianoetilene e il tetrafluoroetilene.

Reazioni dei Complessi degli Alcheni

Il legame tra un alchene e un metallo di transizione può rendere il legante più suscettibile ad attacchi elettrofili o nucleofili, a seconda della natura e della carica del centro metallico. Ad esempio, se vi è un’elevata carica formale sul centro metallico, l’olefina può essere soggetta ad attacchi di nucleofili. Allo stesso tempo, centri metallici ricchi di elettroni negli stati di bassa ossidazione possono essere attivati per attacchi elettrofili sul legame C-C.

Esempi di Complessi degli Alcheni

Oltre al sale di Zeise, il catalizzatore di Crabtree, sviluppato dal chimico britannico Robert Howard Crabtree, è un altro esempio notevole di complesso degli alcheni. Esso rappresenta un composto organico di rilevanza.

Complessi degli alcheni: una panoramica sui catalizzatori organici

I complessi degli alcheni sono composti organometallici di grande interesse in chimica organica e catalisi. Tra questi, il

ciclopentadieniltris(trifenilfosfina)iridio(I)

è un esempio importante. Questo composto ha la formula [C₈H₁₂IrP(C₆H₁₁)₃C₅H₅N]PF₆ e presenta una geometria molecolare quadrato planare, essendo utilizzato come catalizzatore omogeneo nelle reazioni di idrogenazione.

Un altro esempio notevole è il

dimero di clorobis(cicloottene)rodio

, con formula Rh₂Cl₂(C₈H₁₄)₄, che trova impiego come catalizzatore e precursore di composti organici del rodio.

Il

bis(cicloottatetraene)ferro

è un composto organico del ferro con formula Fe(C₈H₈)₂. Si caratterizza per la presenza di due anelli di cicloottatetraene che si legano in modo diverso al ferro: uno tramite due doppi legami adiacenti e l’altro attraverso tre doppi legami.

Infine, il

(Norbornadiene)molibdeno tetracarbonile

è un complesso degli alcheni con formula (C₇H₉)Mo(CO)₄, costituito dall’idrocarburo biciclico norborene legato al molibdeno tetracarbonile.

In conclusione, i complessi degli alcheni rappresentano una classe di composti organici con importanti applicazioni in campo catalitico e nell’ambito della chimica organometallica.

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