Ett team av kemister från RUDN University och Nesmeyanov Institute of Organoelement Compounds (INEOS) syntetiserade två heterometalliska kluster med nästan 100 % effektivitet. Dessa föreningar kan användas som katalysatorer inom läkemedel, produktion av polymerer, och andra grenar av den kemiska industrin. Resultaten av studien publicerades i Journal of Organometallic Chemistry .

Ett metallkluster är en grupp av flera metallatomer med betydande interaktion mellan dem. Kluster som innehåller atomer av olika metaller kallas heterometalliska. De används som katalysatorer i organiska reaktioner, till exempel, inom läkemedelsindustrin eller framställning av polymerer. Dock, utvecklingen av sådana kluster är ingen lätt uppgift. Ett team av kemister från RUDN University och INEOS föreslog ett effektivt sätt att få heterometallkluster från ett vanligt metallkluster som består av tre atomer av rodium.

"Rodium är känt för att vara en katalytisk metall, och många organiska processer katalyseras av rodiumbaserade metallkluster. Dock, de flesta metoder för syntes av heterometalliska kluster är inkonsekventa och ledde till produkten med det lilla utbytet. Vi lyckades utveckla högeffektiva rodiumbaserade heterometallkluster, sa Olga Chusova, Ph.D., en forskare vid Scientific Center "Chrystal Chemistry and Structural Analysis, "RUDN University.

Teamet använde ett kluster av tre rodiumatomer kopplade i form av en triangel med ligander (molekyler som bestämmer atomernas beteende) fästa vid dess verstices och sidor. Vissa ligander är mer fördelaktiga för föreningarna än de andra. Efter att ha noggrant valt ligander både i det initiala klustret och reagenserna, kemisterna lyckades få nya heterometallkluster. Nämligen, de använde en metalloelektrofil (ett ämne som innehåller en metallatom som saknar elektroner) som reagens. Tack vare detta, ett nytt komplex av olika metallatomer bildades. Istället för en triangel, det heterometalliska klustret är format som en tetraeder med tre rodiumatomer och en guld- eller koboltatom i sina hörn.

Denna mekanism gjorde reaktionen nästan 100 % effektiv, d.v.s. den faktiska mängden av det erhållna heterometallklustret matchade nästan exakt lagets förutsägelser (med 81 % för kobolt och med 93 % för guld). I synnerhet, reaktionen gick bra i båda fallen, även om guld- och koboltinnehållande metalloelektrofiler har olika strukturer.

"Trots skillnaderna i deras elektroniska struktur, båda metalloelektrofilerna reagerade med det triangulära rodiumklustret och bildade stabila tetraedriska kluster. Detta beror på den unika strukturen hos det ursprungliga klustret:det kan ge ett olika antal elektroner beroende på metalloelektrofilen. I detta fall, den guldbaserade krävde bara två elektroner, och den koboltbaserade behövde sex, " tillade Olga Chusova.

Upptäckten kan potentiellt förbättra syntesen av heterometalliska klusterbaserade katalysatorer för den kemiska industrin.