Un complesso metallico raro di protossido di azoto, stabile anche a temperatura ambiente
L’N2O, che viene utilizzato come farmaco analgesico, come ossidante per iniezione nei motori da corsa e come propellente di aerosol, ha un valore innegabile per l’uomo. Ma è anche un gas a effetto serra nocivo di derivazione agricola. L’N2O, anche se presente nell’atmosfera in concentrazioni molto inferiori rispetto alla CO2, è però 300 volte più efficace nell’intrappolare il calore, il che lo rende un elemento che contribuisce pericolosamente ai cambiamenti climatici. Questo ha indotto alcuni scienziati a ricercare i modi per limitare le emissioni di N2O e a studiare la decomposizione catalitica del composto con i metalli. Uno studio recente sostenuto dal progetto SMAC-MC, finanziato dall’UE, ha ora dimostrato che l’N2O può legarsi ai metalli in modo analogo alla CO2, dando origine a legami assimilabili o superiori a quelli della CO2. Questa capacità, oltre a quella di decomporsi in sostanze che non danneggiano l’ambiente, apre la strada all’impiego dell’N2O nella chimica sintetica. Lo studio è stato pubblicato nella rivista scientifica «Angewandte Chemie International Edition». Il processo naturale di conversione dell’N2O in N2 e acqua può essere simulato in laboratorio utilizzando complessi catalitici metallici. Tuttavia, diversamente dalla CO2, sono rari i complessi ben definiti di N2O con metalli di transizione. Ciò potrebbe essere dovuto al fatto che l’N2O, rispetto alla CO2, è un ligando povero, ovvero una molecola che si lega a un atomo o a uno ione metallico. Per capire come e perché, il gruppo di ricercatori ha sintetizzato complessi metallici confrontabili di N2O e CO2, studiando l’interazione tra metallo e ligando.
Dimostrare la forte capacità di legame dell’N2O
I risultati di questo studio sono stati imprevisti: i ricercatori hanno dimostrato infatti che la capacità dell’N2O di legarsi ai metalli è altrettanto buona, o addirittura migliore, rispetto a quella della CO2. «Sembra che il carattere di ossidazione dell’N2O sia responsabile in gran parte, se non del tutto, della scarsità di complessi metallici che impiegano questo ligando», ha riferito il coautore e ricercatore principale di SMAC-MC, il professor Heikki M. Tuononen dell’Università di Jyväskylä, in un comunicato stampa pubblicato sul sito web «EurekAlert!». «Una volta ottenuto il giusto partner metallico per l’N2O, il loro legame si è rivelato abbastanza solido da poter isolare e caratterizzare un raro complesso con legame di tipo “side-on”, anche a temperatura ambiente», ha spiegato nello stesso articolo il coautore, il dottor Chris Gendy dell’Università di Jyväskylä. Il lavoro della ricerca dimostra che è possibile progettare complessi di N2O più stabili e apre la strada all’utilizzo dell’N2O in chimica sintetica. «L’N2O è un eccellente ossidante da diversi punti di vista: è forte sotto il profilo termodinamico, relativamente economico e cede N2 come unico prodotto secondario», ha osservato il prof. Tuononen. Il coautore, il prof. Roland Roesler dell’Università di Calgary, ha aggiunto: «Sarebbe davvero fantastico assistere a una maggiore diffusione dell’uso di N2O come ossidante nelle reazioni catalizzate da metalli. Allo stesso tempo, non dobbiamo dimenticare il ruolo che svolge nell’atmosfera». «La natura ha trovato percorsi enzimatici eleganti per convertire l’N2O in prodotti innocui per l’atmosfera. Dobbiamo puntare a fare altrettanto con le nostre emissioni artificiali avvalendoci di nuovi catalizzatori», ha concluso il ricercatore nello stesso comunicato stampa. I risultati del gruppo stanno spingendo avanti l’obiettivo del progetto SMAC-MC (Small Molecule Activation by Main-Group Compounds), che è quello di favorire l’innovazione nella progettazione di nuovi composti basati sui principali elementi di gruppo per l’attivazione delle piccole molecole. Per maggiori informazioni, consultare: Progetto SMAC-MC
Parole chiave
SMAC-MC, protossido di azoto, N2O, CO2, complesso metallico, ossidante, atmosfera