Resumos
Este trabalho contempla a síntese e caracterização espectroscópica de dois compostos carbonílicos heterometálicos do tipo [Fe(CO)3(m-CS2)(PPh3 )(CuX)], X = Cl, ClO4. Os dados provenientes da espectroscopia no infravermelho e de RMN de 31P{¹H} foram conclusivos quanto à proposição da geometria octaédrica distorcida ao redor do átomo de ferro (0), como também sobre a natureza bimetálica de ambos compostos. Estes dados esclareceram o modo de coordenação dos grupos carbonilos, da trifenilfosfina (PPh3), bem como a disposição do ligante dissulfeto de carbono em ponte entre os átomos de Fe (0) e Cu (I).
Carbonilos heterometálicos; ferro (0); cobre (I); dissulfeto de carbono
This work describes the one pot syntheses and characterization of two new heterometallic carbonyl compounds of the type [Fe(CO)3(m-CS2)(PPh3 )(CuX)], X = Cl, ClO4. Both compounds were investigated by infrared and 31P{¹H} NMR spectroscopies in order to clarify the coordination mode of the carbonyl groups, as well the bridging disposition of the carbon disulfide between iron (0) and copper (I) atoms.
Heterometallic carbonyl complexes; iron (0); copper (I); carbon disulfide
Reatividade do [Fe(CO)2(h2-CS2)(PPh 3)2] frente a compostos de Cu(I): síntese de espécies binucleares heterometálicas contendo CS2 em ponte entre Fe(0) e Cu(I)
Reactivity of towards copper (I) compounds: synthesis of binuclear heteromettalic species having CS2 bridging Fe(O) and Cu(I)
T. K. MuraokaI, II; A. P. DuarteI; P. M. TakahashiI; V. M. NogueiraI; A. V. G. NettoI; A. E. MauroI,* * mauro@iq.unesp.br
IDepartamento de Química Geral e Inorgânica Instituto de Química UNESP CEP 14800-900 Araraquara SP Brasil
IICentro Universitário de Araraquara UNIARA CEP 14802-320 Araraquara SP Brasil
RESUMO
Este trabalho contempla a síntese e caracterização espectroscópica de dois compostos carbonílicos heterometálicos do tipo [Fe(CO)3(m-CS2)(PPh3 )(CuX)], X = Cl, ClO4. Os dados provenientes da espectroscopia no infravermelho e de RMN de 31P{1H} foram conclusivos quanto à proposição da geometria octaédrica distorcida ao redor do átomo de ferro (0), como também sobre a natureza bimetálica de ambos compostos. Estes dados esclareceram o modo de coordenação dos grupos carbonilos, da trifenilfosfina (PPh3), bem como a disposição do ligante dissulfeto de carbono em ponte entre os átomos de Fe (0) e Cu (I).
Palavras-chave: Carbonilos heterometálicos; ferro (0); cobre (I); dissulfeto de carbono.
ABSTRACT
This work describes the one pot syntheses and characterization of two new heterometallic carbonyl compounds of the type [Fe(CO)3(m-CS2)(PPh3 )(CuX)], X = Cl, ClO4. Both compounds were investigated by infrared and 31P{1H} NMR spectroscopies in order to clarify the coordination mode of the carbonyl groups, as well the bridging disposition of the carbon disulfide between iron (0) and copper (I) atoms.
Keywords: Heterometallic carbonyl complexes; iron (0); copper (I); carbon disulfide.
Introdução
As reações de moléculas triatômicas lineares como do dióxido de carbono, CO2, e disulfeto de carbono, CS2, com centros metálicos constituem atualmente alvos de várias pesquisas tanto em química com em ciência dos materiais.
Apesar de suas similaridades estruturais, as moléculas de CS2 e CO2 apresentam comportamento reacional muito distinto frente a metais de transição. O CS2 é, em geral, muito reativo frente aos mesmos, formando compostos de coordenação com quase todos eles; além de mostrar uma variedade de reações de inserção e de desproporcionamento.
Um interesse adicional na química de coordenação do CS2 com complexos de metais de transição provem do fato que os mesmos podem ser empregados como modelos na investigação do processo de ativação e de fixação do CO2 [1-5].
A investigação de complexos contendo CS2 coordenado a metais foi iniciada em 1966 por Baird e Wilkinson, com a síntese do composto[Pt(PPh3)2(h2 -CS2)] [6].
Os mesmos autores verificaram que os complexos de paládio, rádio e irídio, contendo trifenilfosfina [7], também reagem com CS2 originando compostos análogos ao de platina. Atualmente centenas de compostos estão descritos na literatura [8-9], sintetizados por diversos procedimentos. É importante ressaltar que todos apresentam um fato em comum: a ligação entre a molécula de CS2 e o átomo metálico preferencialmente se origina quando o composto de partida é formado por um centro nucleofílico, isto é, quando o complexo original apresenta o caráter de uma base de Lewis.
A molécula de CS2 pode se coordenar ao átomo metálico por três modos, mostrados na Figura 1.
Dos três modos de coordenação o mais comum é representado em a, no qual o CS2 forma com o centro metálico um anel de três membros via ligação p C=S, bastante estável comparado aos outros dois. Relativamente poucos exemplos de complexos com CS2 coordenado do modo ilustrado por b são relatados na literatura. Neste caso a ligação s metal-enxofre é comumente representada por h1-CS2 ou s-CS2 e sua presença é, em geral, proposta pela espectroscopia no infravermelho. O estiramento nCS ocorre próximo a 1500 cm-1, na mesma região do CS2 no estado líquido, e aproximadamente 20 cm-1 abaixo do valor na fase gasosa [10].
Vale destacar, também, a importância do CO2 e CS2 no cenário tecnológico. O CO2 representa a maior e mais barata fonte de carbono na natureza e sua transformação em novos compostos orgânicos provavelmente envolverá a sua coordenação a metais de transição. Já o CS2 constitui um excelente precursor de enxofre para fins de se obter filmes finos de materiais semi-condutores. Assim, considerando o nosso interesse nos carbonilmetais e compostos heteropolimetálicos, este trabalho trata da síntese e caracterização de compostos do tipo [Fe(CO)3(m-CS2)(PPh3 )(CuX)], sendo X = Cl, ClO4, dando prosseguimento aos nossos trabalhos envolvendo carbonilmetais [11-13].
Materiais e Métodos
As sínteses foram efetuadas sob atmosfera de N2, em frasco tipo Schlenk e os reagentes, todos de grau analítico, foram empregados sem purificação prévia, exceto o éter etílico que foi tratado com solução aquosa de sulfato ferroso e ácido sulfúrico em funil de separação. Em seguida foi transferido para um frasco escuro contendo CaCl2 por 24h. Ápos este tratamento foi filtrado, destilado e armazenado em frasco escuro com fios de sódio [14].
Sínteses dos compostos
[Fe(CO)3(m-CS2)(PPh3 )(CuCl)] (1)
Em um frasco Schlenk, contendo 0,72g (1,0 mmol) de [Fe(CO)2(h2-CS2)(PPh3)2] dissolvido em 45 mL de diclorometano, foram adicionados sob agitação constante e fluxo de N2, 0,10g (1,0 mmol) de CuCl. A solução resultante foi mantida em refluxo sob atmosfera de N2, por 3h. A solução, inicialmente vermelha tornou-se gradativamente marrom, e o sólido marrom escuro obtido foi filtrado, lavado várias vezes com etanol, éter etílico anidro e finalmente seco sob vácuo por 1h. Obteve-se uma massa de 0,29g, com rendimento de 40%; o composto decompõe-se em 158ºC; %Cobt = 44,74, %Ccalc = 45,90; %Hobt = 2,99, %Hcalc = 2,75; %Feobt = 10,45, %Fecalc = 10,17, %Cuobt = 11,22, %Cucalc = 11,55.
[Fe(CO)3(m-CS2)(PPh3 )(CuClO4)] (2)
Em um frasco Schlenk, contendo 0,72g (1,0 mmol) de [Fe(CO)2(h2-CS2)(PPh 3)2] dissolvido em 45 mL de diclorometano, foram adicionados sob agitação constante e fluxo de N2, 0,33g (1,0 mmol) de [Cu(CH3CN)4]ClO4. A solução resultante foi mantida em refluxo e sob atmosfera de N2, por 4h. Com o desenvolvimento da reação a solução, inicialmente vermelhada, tornou-se gradativamente marrom. Houve a formação de um sólido marrom escuro que foi filtrado, lavado várias vezes com etanol, éter etílico anidro e finalmente seco sob vácuo por 2h. Obteve-se uma massa de 0,32g, com rendimento de 40%; o composto decompõe-se em 208ºC; %Cobt = 40,75, %Ccalc = 41,13; %Hobt = 2,33, %Hcalc = 2,46; %Feobt = 9,36, %Fecalc = 9,11, %Cuobt = 10,33, %Cucalc = 10,36.
Técnicas experimentais
Os teores de ferro e cobre foram determinados espectrofotometricamente mediante a técnica de absorção atômica em um Espectrofotômetro de Absorção Atômica da IntralabModeloAA145.
Os espectros de absorção na região do infravermelho foram registrados no Espectrofotômetro NicoletModelo 730 FTIR, na região de 4000 a 400 cm-1, com resolução de 2 cm-1, utilizando a técnica de pastilha em CsI.
Os espectros de ressonância magnética nuclear de 31P{1H} foram registrados no Espectrofotômetro Brucker AC 200 a 81 MHz, utilizando-se como padrão externo o H3PO4 85%.
Resultados e discussão
Em trabalhos envolvendo a interação do [Fe(CO)2(h2-CS2)(L) 2] {L = PPh3, P(CH3)Ph2, P(CH3)3 e P(OCH3)3} com [Mn(h5-C5H5)(CO) 2(THF)] ou [Mo(CO)6] [15-17], constatou-se que o enxofre não coordenado do grupo CS2 apresenta a capacidade de deslocar moléculas de CO ou THF, originando complexos binucleares, com CS2 em ponte entre dois átomos metálicos. Essa reatividade é atribuída essencialmente ao caráter nucleofilico do átomo de enxofre não coordenado.
Considerando este aspecto, realizou-se a reação do [Fe(CO)2(h2-CS2)(PPh 3)2] com CuCl e [Cu(CH3CN)4]ClO4 objetivando a síntese de complexos heteronucleares contendo ferro e cobre. Isolaram-se das reações compostos marrons para os quais os resultados analíticos indicaram a formação de espécies heterobimetálicas de fórmula [Fe(CO)3(m-CS2)(PPh3 )(CuX)], X = Cl (1) e ClO4 (2).
O espectro no infravermelho do composto resultante da interação entre [Fe(CO)2(h2-CS2)(PPh 3)2] com CuCl apresenta três bandas na região de estiramento nCO, em 2028(s), 2009(s) e 1953(s-m) cm-1. Observa-se, com relação ao composto de partida, um aumento no número de bandas de nCO e deslocamentos para a freqüências maiores, sinalizando uma alteração significativa ao redor do átomo de ferro, descartando, assim, a possibilidade da espécie obtida ser um bimetálico análogo aos do tipo [Fe(CO)2(L)2(m-CS2 )MLn] {MLn = [Mn(h5-C5H5)(CO) 2], [Mn(CO)5]}, citados anteriormente, para os quais o número de estiramento nCO não se altera. Houve, concomitantemente, um deslocamento nos valores das frequências do estiramento nCS, como se nota na Tabela 1:
O deslocamento constatado das bandas de estiramento nCO no espectro do [Fe(CO)3(m-CS2)(PPh3 )(CuCl)], para frequência maiores (Tabela 2), comparativamente ao [Fe(CO)2(h2-CS2)(PPh 3)2], indica uma diminuição da densidade eletrônica sobre o átomo de ferro e sua possível migração para o cobre via ponte de CS2. A frequência de estiramento nCS em 1154 cm-1 mostra-se também deslocada em função da coordenação do CS2 ao cobre.
O espectro no infravermelho do composto resultante da reação entre [Fe(CO)2(h2-CS2)(PPh 3)2] com [Cu(CH3CN)4]ClO4, apresenta também três bandas na região do estiramento nCO (Tabela 2). Nota-se a ausência de bandas na região de 2300-2200 cm-1, o que permite concluir que as moléculas de acetonitrila ligadas ao complexo precursor de cobre foram deslocadas de sua esfera de coordenação. O aparecimento de bandas em 1142 e 1027 cm-1 atribuídas ao estiramento assimétrico nCl-O, de outra em 906 cm-1 típica de estiramento simétrico nCl-O, bem como a presença de bandas em 630-618 cm-1 atribuídas à deformação angular dO-Cl-O [18], subsidiam fortemente a presença do grupo perclorato coordenado de modo bidentado ao cobre.
O deslocamento constatado das bandas de estiramento nCO no espectro do [Fe(CO)3(m-CS2)(PPh3 )(CuCl)], para frequência maiores (Tabela 2), comparativamente ao [Fe(CO)2(h2-CS2)(PPh 3)2], indica uma diminuição da densidade eletrônica sobre o átomo de ferro e sua possível migração para o cobre via ponte de CS2. A frequência de estiramento nCS em 1154 cm-1 mostra-se também deslocada em função da coordenação do CS2 ao cobre.
Outras informações relevantes provem do espectro de RMN de 31P{1H} dos compostos, medidos em solução de CD2Cl2, utilizando como padrão interno o P(OPh)3. Neles são vistos singletos em -141,17 ppm, para o composto [Fe(CO)3(m-CS2)(PPh3 )(CuCl)] e em -87,00 ppm, para o composto [Fe(CO)3(m-CS2)(PPh3 )(CuClO4)], fato comprobatório da coordenação da PPh3 e da ausência de isômeros em solução.
O conjunto dos dados espectroscópicos sugere a formação de complexos bimetálicos, com uma molécula de CS2 em ponte entre os átomos de ferro e cobre, conforme mostram as Figuras 2 e 3.
Nas reações realizadas entre [Fe(CO)2(h2-CS2 )(PPh3)2] e CuCl ou [Cu(CH3CN)4]ClO4 ocorreu também a substituição de uma molécula de PPh3 coordenada ao ferro por CO, o que justifica os baixos rendimentos obtidos nas sínteses dos compostos 1 e 2.
Conclusão
Reações entre [Fe(CO)2(h2-CS2)(PPh 3)2] e compostos de cobre (I), CuCl e [Cu(CH3CN)4]ClO4, propiciaram a obtenção de espécies heterobimetálicas do tipo [Fe(CO)3(m-CS2)(PPh3 )(CuX)], sendo X = Cl (1), ClO4 (2). Os dados oriundos da espectroscopia vibracional na região do IV e de RMN de 31P{1H}, confirmaram a coordenação em ponte do CS2 entre os centros metálicos, bem como sugerem a presença de Fe (0) hexacoordenado em ambos compostos.
Agradecimentos
Os autores agradecem a CAPES, CNPq e Fapesp pelo apoio financeiro.
Recebido em: 15/03/2007
Aceito em: 04/05/2007
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Datas de Publicação
-
Publicação nesta coleção
01 Out 2007 -
Data do Fascículo
2007
Histórico
-
Aceito
04 Maio 2007 -
Recebido
15 Mar 2007
