La química del organouranio es la ciencia que explora las propiedades, la estructura y la reactividad de los compuestos de organouranio , que son compuestos organometálicos que contienen un enlace químico de carbono a uranio . [1] El campo es de cierta importancia para la industria nuclear y de interés teórico en la química organometálica .
El desarrollo de compuestos de organouranio comenzó en la Segunda Guerra Mundial cuando el Proyecto Manhattan requirió compuestos volátiles de uranio para la separación de isótopos 235 U/ 238 U. Por ejemplo, Henry Gilman intentó sintetizar compuestos como el tetrametiluranio, y otros trabajaron en carbonilos metálicos de uranio , pero ninguno de los esfuerzos tuvo éxito debido a la inestabilidad del organouranio. Después del descubrimiento del ferroceno en 1951, Todd Reynolds y Geoffrey Wilkinson en 1956 sintetizaron el metaloceno de uranio Cp 3 UCl a partir de ciclopentadienuro de sodio y tetracloruro de uranio como un compuesto estable pero extremadamente sensible al aire. En él, el enlace U-Cl es un enlace iónico , mientras que los enlaces con los tres ligandos de ciclopentadienilo son covalentes del tipo encontrado en compuestos sándwich con participación de los orbitales atómicos 5f del uranio .
En 1962, Ernst Otto Fischer descubrió el tetraciclopentadieniluranio Cp 4 U mediante la reacción de KCp con UCl 4 (rendimiento del 6 %) como un compuesto estable en el aire como sólido, pero no en solución. Un momento dipolar molecular cero y una espectroscopia IR revelaron que también era un compuesto sándwich con uranio en una geometría molecular tetraédrica . En 1970, Fischer agregó Cp 3 U a la lista de compuestos de organouranio conocidos mediante la reducción de Cp 4 U con uranio elemental.
En 1968, el grupo de Andrew Streitwieser preparó el compuesto estable pero pirofórico uranoceno (COT) 2 U, que tiene un átomo de uranio intercalado entre dos aniones ciclooctatetraenuro ( simetría molecular D 8h ). Los orbitales f del uranio interactúan sustancialmente con los anillos aromáticos , al igual que los orbitales d del ferroceno interactúan con los ligandos Cp. El uranoceno se diferencia del ferroceno porque sus HOMO y LUMO están centrados en el metal y no en los anillos y, por lo tanto, todas las reacciones involucran al metal, lo que a menudo da como resultado la escisión del ligando con el metal.
Los uranocenos muestran una facilidad de reducción de compuestos U(IV) a compuestos U(III); por lo demás son bastante poco reactivos. Un pariente cercano que sí tiene suficiente reactividad, obtenido por reacción del uranoceno con borohidruro de uranio , es el compuesto semisándwich (COT)U(BH 4 ) 2 descubierto en 1983 por el grupo de MJ Ephritikhine. Los compuestos de este tipo reaccionan de muchas formas diferentes, por ejemplo, alquilación en uranio con reactivos de organolitio o conversión a compuestos sándwich híbridos.
Otros compuestos de organouranio son uranocenos invertidos con un ligando COT entre dos átomos de uranio o compuestos sándwich de uranio con ligandos de pentalenuro en lugar de ligandos COT.
Se conocen varios alquilos de uranio(V) homolépticos aniónicos en forma de sus sales de eterato de litio, incluyendo [UR 8 ] 3– , con R = Me, CH 2 TMS, CH 2 t Bu. El uranio(V) [U(CH 2 TMS) 6 ] – se ha caracterizado cristalográficamente, mientras que el complejo de uranio(VI) homoléptico, neutro y térmicamente inestable U(CH 2 TMS) 6 se identificó espectroscópicamente. [2] También se han caracterizado cristalográficamente varios metilos de uranio(IV) y uranio(V) aniónicos (incluyendo [UMe 6 ] – , [UMe 7 ] 3– y [U 2 Me 10 ] 2– ). [3]