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O ferroceno é um composto híbrido orgânico-metal emergente e sua descoberta acidental levou ao rápido desenvolvimento da química organometálica. Além de sua estrutura interessante, que consiste em um átomo de ferro imprensado entre dois anéis orgânicos pentagonais, o ferroceno possui notáveis propriedades de resposta redox.
Simplificando, pode-se fazer com que os compostos à base de ferroceno alternem reversivelmente entre diferentes estados de oxidação, alterando as condições do seu ambiente redox, que essencialmente dita como ocorrem as transferências de elétrons entre as moléculas. Embora as propriedades dos compostos à base de ferroceno possam ser muito úteis na ciência dos materiais, na distribuição de medicamentos e na catálise, quase não existem métodos conhecidos para sintetizar de forma fácil e precisa cápsulas à base de multi-ferroceno com mais de cinco unidades de ferroceno.
Felizmente, uma equipe de pesquisa do Instituto de Tecnologia de Tóquio, no Japão, encontrou uma solução para este problema. Em seu último estudo, conduzido por Kazuki Toyama (aluno de doutorado), pelo professor assistente Yuya Tanaka e pelo professor Michito Yoshizawa, e publicado em Angewandte Chemie Edição Internacional em 5 de julho de 2023, os pesquisadores descobriram uma maneira engenhosa de preparar uma cápsula à base de ferroceno com propriedades incomuns.
A chave para a síntese da cápsula é um anfifílico contendo ferroceno, que os pesquisadores chamaram de “FA.” Cada FA molécula consiste em dois grupos ferroceno hidrofóbicos ligados a um meta-anel fenileno, que também está conectado a dois grupos trimetilamônio hidrofílicos. A estrutura hidrofóbica curvada e seu efeito hidrofóbico causam múltiplos FA moléculas se reúnem rápida e espontaneamente em cápsulas organometálicas (FA)n na água.
Curiosamente, a cápsula pode ser desmontada e montada reversivelmente, fornecendo estímulos químicos apropriados. Por exemplo, adicionar um oxidante como cloreto de ferro à água contendo (FA)n leva à desmontagem imediata da cápsula. Além disso, a adição subsequente de um redutor tal como o ácido ascórbico neutraliza o oxidante, conduzindo à rápida remontagem da cápsula.
A montagem e desmontagem sob demanda da nova cápsula torna-se ainda mais útil quando se considera que ela pode se ligar a moléculas hóspedes na cavidade. Os pesquisadores descobriram que a cápsula (FA)n é um hospedeiro mais versátil do que os anteriores, como destaca Toyama: “Em contraste com os compostos multiferrocenos anteriores, a presente cápsula encapsula eficientemente corantes orgânicos e inorgânicos típicos, como diimida perilenotetracarboxílica e ftalocianina de cobre, bem como moléculas aceitadoras de elétrons , como cloranil e tetracianoquinodimetano, em água.”
A equipe descobriu interações incomuns de transferência de carga hospedeiro-hóspede após o encapsulamento de moléculas aceitadoras de elétrons pela cápsula (FA)n. As interações foram observadas como bandas de absorção relativamente largas, variando de 650-1350 nm, no espectro visível ao infravermelho próximo. Essas interações também poderiam ser ativadas e desativadas de forma reversível, controlando a montagem e desmontagem da cápsula.
A presente cápsula baseada em multiferroceno pode encontrar aplicações em vários campos, como medicina, biotecnologia, síntese química e muito mais. Outros estudos já estão em andamento. “Com base na presente conquista, nosso próximo estudo se concentrará no desenvolvimento de vários tipos de cápsulas organometálicas, como aquelas com propriedades magnéticas e medicinais e atividade catalítica”, conclui o Dr. Tanaka.
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