Pela primeira vez, Químicos da University of Bonn e da Lehigh University nos EUA desenvolveram um catalisador de titânio que torna a luz utilizável para reações químicas seletivas. Ele fornece uma alternativa econômica e não tóxica aos catalisadores de rutênio e irídio usados ​​atualmente, que são baseados em metais muito caros e tóxicos. O novo catalisador pode ser usado para produzir produtos químicos altamente seletivos que podem fornecer a base para drogas antivirais ou corantes luminescentes, por exemplo. Os resultados foram publicados na edição internacional da revista. Angewandte Chemie .

Os elétrons nas moléculas químicas relutam em levar uma única vida; eles geralmente ocorrem em pares. Então, eles são particularmente estáveis ​​e não tendem a forjar novas parcerias na forma de novos vínculos. Contudo, se alguns dos elétrons são levados a um nível de energia mais alto com a ajuda da luz (fótons), as coisas começam a parecer diferentes quando se trata dessa "monogamia":em tal estado de excitação, as moléculas gostam de doar ou aceitar um elétron. Isso cria os chamados 'radicais, 'que tem elétrons, são altamente reativos e podem ser usados ​​para formar novas ligações.

Irradiação com luz verde

Este novo catalisador é baseado neste princípio:Em seu núcleo está o titânio, que está conectado a um anel de carbono no qual os elétrons são particularmente móveis e podem ser facilmente excitados. A luz verde é suficiente para usar o catalisador para a transferência de elétrons para produzir intermediários orgânicos reativos que, de outra forma, não são facilmente obtidos. "No laboratório, irradiamos um frasco de reação contendo o catalisador de titânio que pode ser visto como um 'corante vermelho' com luz verde, "relata o Prof. Dr. Andreas Gansäuer do Instituto Kekulé de Química Orgânica e Bioquímica da Universidade de Bonn." E funcionou imediatamente. "A mistura gera radicais de moléculas orgânicas que iniciam muitos ciclos de reação a partir dos quais uma grande variedade de produtos químicos produtos podem ser produzidos.

Um fator chave nas reações com este catalisador foto redox é o comprimento de onda da luz usada para irradiação. "A radiação ultravioleta é inadequada porque é muito rica em energia e destruiria os compostos orgânicos, "diz Gansäuer. A luz verde das lâmpadas LED é suave e rica em energia o suficiente para desencadear a reação.

Catalisadores são substâncias que aumentam a velocidade das reações químicas e reduzem a energia de ativação sem serem elas mesmas consumidas. Isso significa que eles estão disponíveis continuamente e podem desencadear reações que, de outra forma, não ocorreriam dessa forma. O catalisador pode ser adaptado aos produtos desejados, dependendo da molécula orgânica à qual o titânio está ligado.

Blocos de construção para medicamentos antivirais ou corantes luminescentes

O novo catalisador de titânio facilita as reações de epóxidos, um grupo de produtos químicos a partir do qual a resina epóxi é feita. Eles são usados ​​como adesivo ou para compósitos. Contudo, os cientistas não estão visando este produto de massa, mas para a síntese de produtos químicos finos muito mais valiosos. "O baseado em titânio, catalisadores foto redox feitos sob medida podem, por exemplo, ser usados ​​para produzir blocos de construção para drogas antivirais ou corantes luminescentes, "diz Gansäuer. Ele está confiante de que esses novos catalisadores fornecem uma alternativa econômica e mais sustentável para os catalisadores de rutênio e irídio usados ​​até agora, que são baseados em metais muito caros e tóxicos.

O desenvolvimento é um esforço colaborativo internacional de Zhenhua Zhang, Tobias Hilche, Daniel Slak, Niels Rietdijk e Andreas Gansäuer da Universidade de Bonn e Ugochinyere N. Oloyede e Robert A. Flowers II da Lehigh University (EUA). Enquanto os cientistas da Universidade de Bonn investigavam como os compostos desejados poderiam ser melhor sintetizados com o novo catalisador, seus colegas dos EUA realizaram medições para comprovar as vias de reação. “O fenômeno da luminescência realmente abre um espaço interessante para considerar o desenho de novas reações sustentáveis ​​que procedem através de intermediários de radicais livres, "diz o Prof. Robert Flowers da Lehigh University.