Complejo oxo de metal de transición


Un complejo oxo de metal de transición es un complejo de coordinación que contiene un ligando oxo . Formalmente O 2- , un ligando oxo puede unirse a uno o más centros metálicos, es decir, puede existir como un terminal o (más comúnmente) como ligandos puente (Fig. 1). Los ligandos oxo estabilizan los altos estados de oxidación de un metal. [1] También se encuentran en varias metaloproteínas , por ejemplo, en cofactores de molibdeno y en muchas enzimas que contienen hierro. Uno de los primeros compuestos sintéticos en incorporar un ligando oxo es el ferrato de potasio (K 2 FeO 4 ), que probablemente fue preparado porGeorg E. Stahl en 1702. [2]

Una reacción común exhibida por los compuestos metal-oxo es la olación , el proceso de condensación que convierte los óxidos de bajo peso molecular en polímeros con enlaces MOM. La olación a menudo comienza con la desprotonación de un complejo metal-hidroxo. Es la base para la mineralización y la precipitación de óxidos metálicos.

Los complejos oxo metálicos son intermediarios en muchas reacciones de oxidación catalizadas por metales . La transferencia de átomos de oxígeno es una reacción común de particular interés en química orgánica y bioquímica . [3] Algunos metal-oxos son capaces de transferir su ligando oxo a sustratos orgánicos. Un ejemplo de este tipo de reactividad es de la superfamilia de enzimas Molibdeno oxotransferasa .

En la catálisis de oxidación del agua , los oxocomplejos metálicos son intermediarios en la conversión del agua en O2 .

Los oxos de metales de transición también son capaces de abstraer fuertes enlaces C-H, N-H y O-H. El citocromo P450 contiene un hierro-oxo de alta valencia que es capaz de abstraer átomos de hidrógeno de fuertes enlaces C-H. [4]

Algunos de los oxocompuestos más antiguos y ampliamente utilizados son agentes oxidantes como el permanganato de potasio (KMnO 4 ) y el tetróxido de osmio (OsO 4 ). [5] Compuestos como estos se usan ampliamente para convertir alquenos en dioles vecinales y alcoholes en cetonas o ácidos carboxílicos. [1] Los reactivos oxidantes más selectivos o más suaves incluyen el clorocromato de piridinio (PCC) y el dicromato de piridinio (PDC). [1] Las especies de metal oxo son capaces de catalizar, incluidas las oxidaciones asimétricas de varios tipos. Algunos complejos metal-oxo promueven la activación del enlace CH, convirtiendo hidrocarburos en alcoholes. [6]


a) Doblemente puente yb) ligandos oxo terminales.
Selección de óxidos metálicos moleculares. Desde la izquierda, cloruro de vanadilo (d 0 ), un oxo carbonilo de tungsteno (d 2 ), permanganato (d 0 ), [ReO 2 (piridina) 4 ] + (d 2 ), vista simplificada del compuesto I (un estado del citocromo P450 , d 4 ), e Ir(O)(mesitilo) 3 (d 4 ). [7]
Mecanismo de rebote de oxígeno utilizado por las enzimas del citocromo P450 para la oxidación de grupos alifáticos a alcoholes por la acción del Compuesto I (adaptado de [8] .
Tres familias estructurales de cofactores de molibdeno: a) xantina oxidasa, b) sulfito oxidasa y c) (DMSO) reductasa . La DMSO reductasa presenta dos ligandos de molibdopterina unidos al molibdeno. Se omiten de la figura por simplicidad. El resto del heterociclo es similar a lo que se muestra para los otros dos cofactores.
Rayos X Estructura cristalina del núcleo de Mn 4 O 5 Ca del complejo de evolución de oxígeno del Fotosistema II a una resolución de 1,9 Å. [17]
Diagrama cualitativo de orbitales moleculares del fragmento ad 0 metal-oxo (orbitales d metálicos vacíos en un campo octaédrico a la izquierda, orbitales p llenos de oxígeno a la derecha). Aquí se puede ver que los electrones d 1-2 llenan un orbital no enlazante y los electrones d 3-6 llenan orbitales antienlazantes, lo que desestabiliza el complejo. [18]