Chemistry Teacher

SÍNTESIS Y ESTRUCTURA CRISTALINA DE DOS COMPLEJOS DE COORDINACIÓN DE CADMIO(II) Y COBRE(II) CON FTALATO

Fiorella L. Olivera, Gina M. Chiarellab and Guillermo A. Santillána*

RESUMEN

Se han sintetizado dos complejos de coordinación mediante la reacción del nitrato de plomo (II) con la 1,10-fenantrolina en metanol/agua. Estos complejos fueron sintetizados usando el método de difusión y caracterizados estructuralmente por difracción de rayos X.

Ambos complejos cristalizaron en el grupo espacial monoclínico P21/c. El análisis mediante difracción de rayos X muestra que en ambos complejos la coordinación alrededor del ión plomo (II) es una estructura octaédrica distorsionada, donde el ión plomo (II) está unido a dos átomos de nitrógeno de la 1,10-fenantrolina, tres átomos de oxigeno de los tres grupos nitratos y un oxigeno de la molécula de agua. La diferencia entre los complejos radica en la forma de coordinación del ión nitrato. Además, los complejos forman polímeros de coordinación de 3D debido a las interacciones Pb-O, puentes de hidrogeno e interacciones π-π

En el complejo 3, la coordinación alrededor del ión cadmio (II) es una estructura bipiramidal pentagonal distorsionada. La estructura cristalina del complejo 3 forma un polímero de coordinación de 2D que se construye a partir de cadenas helicoidales de [CdO7] que se unen a través de los átomos de oxigeno de los ligandos ftalato.

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Palabras clave: Complejos de cadmio (II), complejos de cobre (II), ftalato, puentes de hidrogeno, interacciones π-π, polímeros de coordinación.

SYNTHESIS AND CRYSTAL STRUCTURE OF TWO LEAD (II) COMPLEXES WITH 1,10-PHENATHROLINE LIGAND

ABSTRACT

Two coordination complexes have been synthesized by the reaction of lead nitrate (II) with 1,10-phenanthroline in methanol/water. These complexes were synthesized using the diffusion method and structurally characterized by X–ray single crystal diffraction. Both complexes crystallized in the monoclinic space group P21/c. The analysis by crystal X-ray diffraction reveals that in both complexes the coordination around the lead ion (II) is a distorted octahedral structure where the ion lead (II) is bonded to the heterocyclic nitrogen atoms of chelating ligand 1,10-phenanthroline, three oxygen atoms of three nitrate groups and one oxygen from the water molecule. The difference between the complexes lies in the way of nitrate ion. In addition, the crystal structure of complexes can be regarded as a 3D coordination polymer through Pb-O weak interactions, hydrogen bonds and π-π stacking interactions.

Key words: Lead (II) complex, 1,10–phenanthroline, hydrogen bonding, π–π stacking interaction, coordination polymers.

INTRODUCCIÓN

En la actualidad existe un gran interés en el desarrollo de nuevos polímeros de coordinación debido a sus potenciales aplicaciones en diferentes áreas como magnetismo molecular,1–3 conductividad electrónica,4 química supramolecular,5–8 sensores9 y propiedades ópticas.10 La construcción de estos nuevos compuestos se da a partir de centros metálicos conectados a través de ligandos orgánicos; además involucra interacciones covalentes11 o contactos supramoleculares (como puentes de hidrogeno y/o interacciones π–π), 12 los cuales permiten que se extiendan a varias dimensiones.13–14Los ligandos que contienen grupos carboxilos y nitrógenos heterocíclicos han sido ampliamente usados en el desarrollo de complejos de coordinación.15-16 En la actualidad la capacidad para predecir y controlar las interacciones metal–ligando y producir polímeros de coordinación es todavía un gran reto por lo que se requiere mayor investigación.

El cadmio es un metal pesado y poco abundante en la corteza terrestre, sin embargo en las últimas décadas ha aumentado considerablemente, como consecuencia de la actividad industrial27. La contaminación por cadmio puede causar serios problemas a todos los organismos vivos, resultando altamente toxico para el ser humano. La fuente más importante de contaminación en humanos es la ingesta de plantas contaminadas por este metal28; la ingesta diaria promedio de cadmio por alimentos se ha estimado alrededor de 10-50 μg29. Por este motivo, un estudio de los compuestos de coordinación de cadmio (II) permitiría determinar que ligandos pueden quelarse a este metal de forma selectiva con el fin de detectarlo, cuantificarlo y tratar la contaminación por cadmio (II) de forma más efectiva.

Hasta la fecha se han reportado varios complejos de cadmio con ligandos 1,4-dicarboxilicos, 1,3-dicarboxilicos y 1,2-dicarboxilicos y diferentes ligandos que contienen átomos de nitrógeno heterocíclico30. Uno de estos ligandos es el ftalato que tiene una variedad de modos de coordinación31-34, lo cual hace que este

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ligando pueda ser utilizado para formar nuevos complejos de coordinación con diversas estructuras y diferentes propiedades físicas35.

En el presente trabajo, hemos demostrado que el ión plomo (II) con la 1,10–fenantrolina y el ión nitrato pueden formar dos complejos de coordinación diferentes en presencia de diferentes tipos de ácidos carboxílicos: ácido gálico, ácido salicílico y ácido p–nitrobenzoico manteniendo las demás condiciones constantes como pH, temperatura, anión y solvente.

PARTE EXPERIMENTAL

Materiales

Todos los reactivos y solventes usados durante la síntesis son de grado analítitico. Las sales de nitrato de cadmio (II) trihidratado, acetato de cadmio (II) y el biftalato de potasio fueron adquiridas de Merck y el sulfato de cobre (II) pentahidratado de Aldrich.

[Cd(C8H4O4)H2O]n (1)

Se reguló el pH de la solución acuosa de biftalato de potasio (40mg, 0.195 mmol) hasta 5,6 usando una solución de NaOH al 5% p/v. Luego, 5 mL de la solución resultante se le adicionó por difusión lenta a 5mL de la solución acuosa de Cd(NO3)2.3H2O (56.63 mg, 0.195mmol). Se obtuvieron cristales incoloros luego de 20 minutos aproximadamente con un rendimiento del . El mismo complejo se obtuvo utilizando acetato de cadmio en lugar de nitrato de cadmio.

[Cu(HOCO(C6H4)COO)2]n (2)

La solución metanólica (5mL) de biftalato de potasio (mg, mmol) se agregó por difusión lenta a una solución acuosa (5mL) de Cu(SO4).5H2O (mg, mmol). La solución resultante se colocó en una cámara refrigerante a una temperatura de entre 2 a 8 ºC. Se obtuvieron cristales incoloros luego de aproximadamente con un rendimiento del .

Métodos físicos

Cristalografía de Rayos X

Los cristales de los complejos

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