Novel di(n-heterocyclic carbene) ligands and related transition metal complexes

Nelle ultime decadi, i leganti carbenici N-eterociclici sono stati studiati da numerosi gruppi in virtù delle loro peculiarità, quali maggiore stabilità e versatilità rispetto a leganti con atomi donatori all’azoto (ammine, immine etc.) o al fosforo (come per esempio fosfine, fosfiti ed altri). Attualmente, il ruolo di questi leganti nella sintesi di complessi con metalli di transizione è essenziale e le applicazioni dei corrispondenti complessi spaziano dalla catalisi alla luminescenza fino alla chimica bioinorganica. Questo dottorato, effettuato in collaborazione tra l’Università degli Studi di Padova e l’Università di Strasburgo, è focalizzato sulla chimica dei carbeni N-eterociclici e può essere diviso in quattro differenti capitoli: i) complessi metallici con leganti dicarbenici N-eterociclici legati da ponte fenilene rigido; ii) complessi metallici con legante carbenico N-eterociclico funzionalizzato con un triazolo in posizione 5 del backbone; iii) complessi metallici con leganti eteroditopici basati su unità imidazol-2-ilideniche e triazol-5-ilideniche legate tra loro mediante ponte propilenico; iv) leganti bis(benzossazolici) e tentativi di sintesi dei corrispondenti complessi con metalli di transizione. i) complessi metallici con leganti dicarbenici N-eterociclici legati da ponte fenilene rigido. Complessi di argento(I) sono stati sintetizzati partendo dai sali precursori dei leganti bisimidazolici con ponte orto- meta- e para-fenilenico. Tali complessi, con formula generale [Ag2L2](PF6)2 (L = legante dicarbenico N-eterociclico), sono stati usati come agenti di transmetallazione per l’ottenimento dei complessi di oro(I) e rame(I) corrispondenti; questi composti mantengono la medesima natura dinucleare dicationica dei precursori di argento, confermata dalla risoluzione delle strutture mediante diffrazione ai raggi X. Le proprietà di luminescenza dei complessi sintetizzati sono state studiate e sono fortemente influenzate dalla struttura del legante dicarbenico N-eterociclico utilizzato. In particolare i complessi di oro(I) presentano interessanti rese quantiche di emissione che variano a seconda della geometria del complesso (in termini di distanza tra i centri metallici) e soprattutto per il packing dei complessi allo stato solido. A partire dal complesso di argento con legante dicarbenico a ponte orto-fenilene, la reazione di transmetallazione è stata utilizzata per la sintesi di complessi mononucleari di rutenio(II) e iridio(III) che mostrano la chelazione dell’unità dicarbenica al centro metallico. ii) complessi metallici con legante carbenico N-eterociclico funzionalizzato con un triazolo in posizione 5 del backbone. La reazione di cicloaddizione azide alchino rame catalizzata (CuAAC) comunemente chiamata “reazione di click” è stata utilizzata per la funzionalizzazione del composto [5-(trimetilsilil)etinil]-1-metilimidazolo con un anello 1,2,3-triazolo. Utilizzando differenti agenti metilanti è possibile metilare solamente l’azoto dell’anello imidazolico (precursore del legante, i) o entrambi gli anelli imidazolico e triazolico (precursori dei leganti, l e m). Partendo dai precursori dei leganti, l e m, sono stati ottenuti complessi di argento(I) con rapporto Ag:L 1:1 (L = dicarbene N-eterociclico), anche se con bassa purezza a causa della natura oleosa dei prodotti. Utilizzando il precursore i è stato possibile isolare il complesso di argento(I) con formula AgCl(NHC), che è stato successivamente impiegato per la sintesi dei complessi di oro(I), rame(I) e rutenio(II). L’attività citotossica in vitro di tali composti è stata valutata e risultati preliminari mostrano un’attività e selettività maggiore per il complesso di argento(I) rispetto agli altri complessi metallici studiati. iii) complessi metallici con leganti eteroditopici basati su unità imidazol-2-ilideniche e triazol-5-ilideniche legate tra loro mediante ponte propilenico. Precursori dei leganti eteroditopici sono stati sintetizzati mediante reazione di click CuAAC, seguita da metilazione e scambio di anione. Una nuova serie di complessi di oro(I), con formula generale [Au2L2](PF6)2, è stata ottenuta mediante reazione di transmetallazione dell’unità dicarbenica N-eterociclica a partire dal complesso di argento(I) preformato. La medesima via sintetica è stata utilizzata per la sintesi di un complesso di palladio(II) che mostra la chelazione di due unità dicarbeniche allo stesso centro metallico. A causa della presenza di due diverse unità carbeniche (imidazol-2-ilidene e triazol-5- ilidene) è possibile ottenere una miscela di isomeri la cui composizione è stata analizzata mediante spettri NMR e tecniche di massa. iv) leganti bis(benzossazolici) e tentativi di sintesi dei corrispondenti complessi con metalli di transizione. Precursori dei leganti con anello benzossazolico sono stati sintetizzati a partire dalla relativa diammina. Queste molecole organiche sono state utilizzate come precursori dei leganti per la sintesi di diversi complessi con metalli di transizione. Sfortunatamente, nonostante le differenti condizioni di reazione utilizzate (agente deprotonante, solvente, temperatura, tempo…), i risultati ottenuti non sono soddisfacenti, probabilmente a causa dell’instabilità intrinseca dei precursori e/o dei relativi carbeni.