La química organouránica es la ciencia que explora las propiedades, estructura y reactividad de los compuestos organouránicos , 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 organouránicos comenzó en la Segunda Guerra Mundial cuando el Proyecto Manhattan requería compuestos de uranio volátiles para la separación de isótopos 235 U/ 238 U. Por ejemplo, Henry Gilman intentó sintetizar compuestos como el tetrametiluranio y otros trabajaron con carbonilos metálicos de uranio , pero ninguno de los esfuerzos tuvo éxito debido a la inestabilidad del organuranio. Después del descubrimiento del ferroceno en 1951, Todd Reynolds y Geoffrey Wilkinson sintetizaron en 1956 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 ciclopentadienilo son covalentes del tipo que se encuentra en los compuestos sándwich con participación de los orbitales atómicos 5f del uranio .
Ernst Otto Fischer en 1962 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 se trataba de un compuesto sándwich con uranio en una geometría molecular tetraédrica . En 1970, Fischer añadió Cp 3 U a la lista de compuestos organouránicos 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 ciclooctatetraenido ( simetría molecular D 8h ). Los orbitales f del uranio interactúan sustancialmente con los anillos aromáticos del mismo modo que los orbitales d del ferroceno interactúan con los ligandos Cp. El uranoceno se diferencia del ferroceno porque su 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 resulta en una escisión ligando-metal.
Los uranocenos muestran facilidad de reducción de compuestos de U(IV) a compuestos de U(III); de lo contrario, son bastante poco reactivos. Un pariente cercano que 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 maneras diferentes, por ejemplo mediante alquilación del uranio con reactivos de organolitio o conversión en 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 pentalenuro en lugar de ligandos COT.
Se conocen varios alquilos aniónicos homolépticos de uranio (V) en forma de sus sales de eterato de litio, incluido [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 homoléptico de uranio (VI) neutro térmicamente inestable U(CH 2 TMS) 6 se identificó espectroscópicamente. [2] También se han caracterizado cristalográficamente varios metilos aniónicos de uranio (IV) y uranio (V) (incluidos [UMe 6 ] – , [UMe 7 ] 3– y [U 2 Me 10 ] 2– ). [3]