Münster Üniversitesi’nden araştırmacılar, sudan hidrojen üretimini kolaylaştıran, triaril fosfinleri kullanarak suyu aktive eden yeni bir fotokatalitik süreç geliştirdi. Bu yenilikçi yaklaşım, reaksiyonu yürütmek için ışık enerjisini kullanıyor ve sentezde hidrojen atomlarını kullanan yeni kimyasal süreçlerin keşfedilme potansiyelini gösteriyor.
Fotokatalitik süreç, suyun etkinleştirilmesini sağlar.
Hidrojen genellikle özellikle çevre dostu yöntemlerle üretildiğinde geleceğin enerji çözümü olarak lanse ediliyor. Hidrojen, enerji potansiyelinin ötesinde, aktif bileşenlerin ve çeşitli temel bileşiklerin üretiminde önemli bir rol oynar. Hidrojen üretmek için su (H2O), bir dizi kimyasal reaksiyonla hidrojen gazına (H2) dönüştürülebilir.
Ancak, su molekülleri çok kararlı olduğundan, onları hidrojen ve oksijene ayırmak büyük bir zorluk teşkil ediyor. Kimyagerin. Başarılı olabilmesi için, suyun öncelikle bir katalizör kullanılarak etkinleştirilmesi gerekir; daha sonra daha kolay reaksiyona girer.
Münster Üniversitesi Organik Kimya Enstitüsü’nden Prof. Armido Studer liderliğindeki bir araştırma ekibi ( Almanya), ılımlı reaksiyon koşulları altında suyun, diğer birçok işlemde olduğu gibi geçiş metali kompleksleri aracılığıyla değil, triaril fosfinler aracılığıyla etkinleştirildiği bir fotokatalitik işlem geliştirmiştir.
Bir hidrojen atomu Sudan (H2O) gelen (H), ışık enerjisi (LED) desteği altında bir fosfin-su radikal katyonuna aktarılır. Bu önemli radikal ara ürün ayrıca hidrojen atomunu (beyaz) substrata aktarabilir. Mavi bölgeler elektron spin dağılımını gösterir. Katkıda bulunan kişi: Christian Mück-Lichtenfeld
Ekip, yakın zamanda Nature dergisinde yayınlanan bu stratejinin, radikal kimyayla ilgili son derece aktif araştırma alanında yeni bir kapı açacağını söylüyor. Radikaller kural olarak oldukça reaktif ara maddelerdir. Ekip, aktif su olarak, H2O’daki hidrojen atomlarının kolayca ayrılıp başka bir alt katmana aktarılabildiği özel bir ara madde (bir fosfin-su radikal katyonu) kullanıyor.
Reaksiyon, ışık enerjisiyle yürütülüyor. Armido Studer şöyle diyor: “Sistemimiz, sentezde reaktif olarak hidrojen atomunu kullanan, araştırılmamış kimyasal süreçleri araştırmak için ideal bir platform sunuyor.”
Dr. Aktifleştirilmiş su komplekslerini teorik yöntemlerle analiz eden Christian Mück-Lichtenfeld, “Bu ara maddedeki hidrojen-oksijen bağı olağanüstü derecede zayıftır ve bir hidrojen atomunun çeşitli bileşiklere aktarılmasını mümkün kılar” diyor. Deneysel çalışmayı yürüten Dr. Jingjing Zhang şunu ekliyor: “Aktif hale getirilmiş suyun hidrojen atomları, hidrojenasyon reaksiyonları adı verilen reaksiyonlarla çok yumuşak koşullar altında alkenlere ve arenlere aktarılabilir.”
Hidrojenasyon reaksiyonları farmasötik araştırmalarında, zirai kimya endüstrisinde ve malzeme bilimlerinde son derece önemlidir.
Referans: “Radikal hidrojenasyon için fotokatalitik fosfin aracılı su aktivasyonu”, Jingjing Zhang, Christian Mück-Lichtenfeld ve Armido Studer, 28 Haziran 2023, Nature.
DOI: 10.1038/s41586-023-06141-1
Çalışma, Alexander von Humboldt-Stiftung tarafından finanse edildi.