A missão de 50 anos termina com a criação de silício aromático que antes era considerado impossível

Então, o que exatamente a equipe realizou? Eles sintetizaram com sucesso o pentasilaciclopentadienido, um composto que os químicos tentam criar há décadas. Embora o nome possa parecer obscuro, a conquista é significativa. Os pesquisadores substituíram os átomos de carbono de um composto aromático – uma classe de moléculas excepcionalmente estáveis ​​na química orgânica – por átomos de silício.

As moléculas aromáticas são essenciais na indústria moderna, particularmente na fabricação de plásticos. “Na produção de polietileno e polipropileno, por exemplo, os compostos aromáticos ajudam a tornar os catalisadores que controlam estes processos químicos industriais mais duráveis ​​e eficazes”, explica David Scheschkewitz. O silício difere fundamentalmente do carbono porque é mais metálico e não retém seus elétrons com tanta força. A substituição do silício por carbono no pentasilaciclopentadieneto poderia, portanto, levar a tipos inteiramente novos de compostos e catalisadores com propriedades distintas. Essa mudança abre possibilidades para materiais e processos industriais inovadores.

Por que a estabilidade aromática é tão especial

O desafio de criar esta molécula reside na estabilidade incomum dos sistemas aromáticos. O ciclopentadieneto – o modelo contendo carbono para o análogo de silício pentasilaciclopentadieneto – é um hidrocarboneto aromático composto de cinco átomos de carbono dispostos em uma estrutura de anel plana (“planar”) – uma forma que contribui para sua notável estabilidade. (Nota lateral histórica: os aromáticos receberam este nome porque se descobriu que os primeiros compostos desse tipo a serem descobertos na segunda metade do século XIX tinham aromas particularmente distintos e muitas vezes agradáveis.)

“Para ser classificado como aromático, um composto precisa ter um determinado número de elétrons compartilhados que estão uniformemente distribuídos em torno da estrutura do anel planar, e esse número é expresso pela regra de Hückel – uma expressão matemática simples que leva o nome do físico alemão Erich Hückel”, explica David Scheschkewitz. Como esses elétrons estão espalhados uniformemente ao redor do anel, em vez de ligados a átomos individuais, a molécula ganha estabilidade extra.

Décadas de tentativas fracassadas finalmente tiveram sucesso

Durante muitos anos, os químicos conheciam apenas um composto aromático à base de silício. Em 1981, os pesquisadores criaram o análogo de silício do ciclopropênio – uma molécula aromática na qual um anel de carbono de três membros foi substituído por um anel de silício de três membros. Além disso, os esforços para produzir sistemas aromáticos maiores à base de silício falharam repetidamente.

Isso agora mudou. Ankur, Bernd Morgenstern e David Scheschkewitz sintetizaram um anel de silício de cinco átomos que apresenta as características definidoras da Aromaticidade. Quase simultaneamente, o grupo de Takeaki Iwamoto da Universidade Tohoku em Sendai, Japão, produziu de forma independente o mesmo composto. As duas equipes concordaram em publicar seus resultados lado a lado na mesma edição da Science.

Abrindo a porta para novos materiais e catalisadores

Esta inovação estabelece as bases para o desenvolvimento de novos materiais e processos químicos com potenciais aplicações industriais. Após décadas de busca, os pesquisadores deram o primeiro passo crucial para expandir as possibilidades da química baseada no silício.