Penemuan Mengejutkan: Satu Senyawa Organometalik Menantang Aturan 18 Elektron yang Sudah Berusia Seabad!
Dalam dunia kimia organometalik, aturan 18-elektron telah menjadi pemandu selama lebih dari seabad. Namun, bayangkan jika semua yang Anda ketahui tentang stabilitas senyawa bisa dibongkar! Tim peneliti dari Okinawa Institute of Science and Technology (OIST) baru saja menantang prinsip lama ini dengan mensintesis senyawa organometalik baru yang stabil yang memiliki 20 elektron, membuka peluang menarik dalam ilmu kimia.
“Untuk banyak kompleks logam transisi, mereka paling stabil ketika dikelilingi oleh 18 elektron valensi formal. Ini adalah aturan praktis kimia yang menjadi dasar banyak penemuan penting dalam katalisis dan ilmu material,” ujar Dr. Satoshi Takebayashi, penulis utama makalah yang dipublikasikan di Nature Communications, bekerja sama dengan ilmuwan dari Jerman, Rusia, dan Jepang. Ferrocene adalah contoh klasik yang mencerminkan aturan ini. “Kami kini telah menunjukkan untuk pertama kalinya bahwa adalah mungkin untuk mensintesis turunan ferrocene dengan 20 elektron,” tambahnya.
Penemuan ini meningkatkan pemahaman kita tentang struktur dan stabilitas metallocenes, kelompok senyawa yang dikenal dengan struktur “sandwich” khas, di mana atom logam berada di antara dua cincin organik.
Ferrocene, yang pertama kali disintesis pada tahun 1951, telah merevolusi kimia dengan stabilitas tidak terdug dan struktur uniknya, yang akhirnya mendorong para penemunya meraih Nobel Kimia pada tahun 1973. Dalam banyak hal, ferrocene membuka bab baru dalam pemahaman kita tentang ikatan logam-organik dan meluncurkan bidang kimia organometalik modern, yang terus menginspirasi generasi ilmuwan untuk mengeksplorasi senyawa logam-organik.
Studi baru ini membangun di atas fondasi tersebut. Dengan merancang sistem ligand baru, tim berhasil menstabilkan turunan ferrocene dengan 20 elektron valensi, suatu kimia koordinasi yang sebelumnya dianggap tidak mungkin. “Selain itu, dua elektron valensi tambahan tersebut menginduksi sifat redoks yang tidak konvensional yang memiliki potensi aplikasi di masa depan,” kata Dr. Takebayashi.
Ini penting karena meskipun ferrocene sudah digunakan dalam reaksi yang melibatkan transfer elektron, yang dikenal sebagai reaksi redoks, biasanya terbatas pada rentang keadaan oksidasi yang sempit. Dengan memungkinkan akses ke keadaan oksidasi baru melalui pembentukan ikatan Fe–N dalam turunan ini, hal ini memperluas cara di mana ferrocene dapat mendapatkan atau kehilangan elektron. Akibatnya, ferrocene dapat menjadi lebih berguna sebagai katalis atau bahan fungsional di berbagai bidang, mulai dari penyimpanan energi hingga pembuatan bahan kimia.
Pemahaman tentang bagaimana memecahkan dan membangun kembali aturan stabilitas kimia memungkinkan peneliti merancang molekul dengan sifat yang disesuaikan. Wawasan ini dapat menginspirasi penelitian baru yang bertujuan untuk memajukan kimia berkelanjutan, termasuk pengembangan katalis hijau dan bahan generasi berikutnya.
Turunan ferrocene telah memasuki berbagai teknologi, dari sel surya dan farmasi hingga perangkat medis dan katalis canggih. Dengan memperluas toolkit konseptual yang tersedia untuk ahli kimia, terobosan terbaru ini dapat membantu membangun dan mendiversifikasi aplikasi ini sambil menginspirasi yang sepenuhnya baru.
Kelompok Kimia Organometalik di OIST berfokus pada pengungkapan prinsip-prinsip dasar yang mengatur interaksi logam-organik dan menerapkannya pada tantangan dunia nyata. Tim ini memiliki minat khusus pada senyawa-senyawa tidak konvensional yang melanggar aturan kimia standar, seperti turunan ferrocene 20-elektron yang dilaporkan dalam studi ini.
Pekerjaan ini didukung oleh Japan Society for the Promotion of Science (JSPS), Program JSPS untuk Membangun Universitas Penelitian Puncak Jepang, Bagian Analisis Instrumental dan Teknik dari Okinawa Institute of Science and Technology Graduate University (OIST), dan OIST Buribushi Fellowship.
