Uma equipe de desenvolvimento industrial avalia um ciclo catalítico organometálico no qual um centro metálico precisa ativar uma molécula X–Y, incorporar um substrato insaturado e, ao final, liberar o produto orgânico sem ser consumido. Para explicar o funcionamento do processo, os pesquisadores descrevem uma sequência simplificada de etapas elementares típicas da química organometálica. Considere os eventos abaixo, apresentados fora da ordem correta. I. Dois ligantes ligados ao mesmo metal se combinam, formando uma nova ligação entre si e liberando o produto orgânico, com regeneração da espécie metálica. II. Uma molécula X–Y adiciona-se ao centro metálico, com rompimento da ligação X–Y e formação de novas ligações M–X e M–Y. III. Um ligante insaturado, como CO ou um alceno, coordena-se ao metal e participa de uma etapa de inserção migratória em uma ligação metal–ligante já existente. IV. A espécie metálica regenerada pode iniciar novo ciclo catalítico, mantendo a função do catalisador no processo global. V. A adição oxidativa aumenta, em geral, o estado de oxidação e o número de coordenação do metal, preparando o complexo para etapas posteriores. A sequência mais coerente para representar esse ciclo catalítico simplificado é:
Questão
Uma equipe de desenvolvimento industrial avalia um ciclo catalítico organometálico no qual um centro metálico precisa ativar uma molécula X–Y, incorporar um substrato insaturado e, ao final, liberar o produto orgânico sem ser consumido. Para explicar o funcionamento do processo, os pesquisadores descrevem uma sequência simplificada de etapas elementares típicas da química organometálica.
Considere os eventos abaixo, apresentados fora da ordem correta.
I. Dois ligantes ligados ao mesmo metal se combinam, formando uma nova ligação entre si e liberando o produto orgânico, com regeneração da espécie metálica.
II. Uma molécula X–Y adiciona-se ao centro metálico, com rompimento da ligação X–Y e formação de novas ligações M–X e M–Y.
III. Um ligante insaturado, como CO ou um alceno, coordena-se ao metal e participa de uma etapa de inserção migratória em uma ligação metal–ligante já existente.
IV. A espécie metálica regenerada pode iniciar novo ciclo catalítico, mantendo a função do catalisador no processo global.
V. A adição oxidativa aumenta, em geral, o estado de oxidação e o número de coordenação do metal, preparando o complexo para etapas posteriores.
A sequência mais coerente para representar esse ciclo catalítico simplificado é:
Alternativas
A) III, II, V, IV, I.
B) I, IV, II, V, III.
C) II, III, V, IV, I.
D) V, II, I, III, IV.
E) II, V, III, I, IV.
Explicação
Vamos identificar o que cada item descreve e qual a ordem típica em um ciclo catalítico organometálico:
- II descreve claramente uma adição oxidativa: a ligação X–Y se rompe e formam-se M–X e M–Y.
- V não é uma etapa “nova”, mas uma consequência/característica da adição oxidativa (aumenta estado de oxidação e número de coordenação), então faz sentido vir logo após II como explicação do efeito dessa etapa.
- III descreve coordenação de ligante insaturado (alceno/CO) seguida de inserção migratória em uma ligação metal–ligante já existente (por exemplo, inserção em M–X ou M–R). Isso tipicamente ocorre depois da adição oxidativa, quando o metal está “preparado” para etapas subsequentes.
- I descreve eliminação redutiva: dois ligantes no mesmo metal se combinam, forma-se a ligação orgânica no produto e o metal é regenerado (reduz estado de oxidação).
- IV é o fechamento do ciclo: a espécie metálica regenerada pode iniciar novamente o ciclo catalítico.
Assim, a sequência coerente é:
- II (adição oxidativa de X–Y),
- V (efeito: aumento de NOx e coordenação),
- III (coordenação/inserção migratória do insaturado),
- I (eliminação redutiva liberando produto),
- IV (metal regenerado reinicia o ciclo).
Alternativa correta: (E).