A reação de oxidação da água (WOR) é uma das reações mais importantes do planeta, pois é a fonte de quase todo o oxigênio da atmosfera. Compreender seus meandros pode ser a chave para melhorar a eficiência da reação. Infelizmente, os mecanismos da reação são complexos e os intermediários altamente instáveis, tornando assim seu isolamento e caracterização extremamente desafiadores. Para superar isso, os cientistas estão usando catalisadores moleculares como modelos para compreender os aspectos fundamentais da oxidação da água - particularmente a reação de formação da ligação oxigênio-oxigênio.

Pela primeira vez, cientistas do grupo Lloret-Fillol do ICIQ, que estão estudando minuciosamente WOR, isolaram e caracterizaram totalmente um intermediário indescritível gerado após o evento de formação da ligação oxigênio-oxigênio - a etapa de determinação da taxa de reação. O trabalho, um esforço internacional liderado pelo ICIQ em colaboração com a Universidade de Groningen (Holanda) e Synchrotron SOLEIL (França), foi publicado em Química da Natureza . "Nosso trabalho tem implicações diretas em nossa capacidade de olhar para a etapa de formação da ligação oxigênio-oxigênio e os intermediários de reação posteriores, "explica Julio Lloret-Fillol, Líder de grupo ICIQ e professor ICREA, autor principal do artigo.

Ao modificar as condições em seu sistema catalítico, os pesquisadores cristalizaram o peroxo lateral Ru (IV) gerado após a etapa de determinação da taxa da reação, o evento de formação da ligação oxigênio-oxigênio. "O artigo ajudará a entender melhor o mecanismo de formação da ligação oxigênio-oxigênio, uma vez que mostra evidências diretas de um mecanismo de local único para formar a ligação oxigênio-oxigênio, um dos mecanismos postulados para o fotossistema II, "afirma Carla Casadevall, ex-Ph.D. aluno do grupo Lloret, agora uma pesquisadora de pós-doutorado Marie Skłodowska-Curie no grupo Erwin Reisner na Universidade de Cambridge e a primeira autora do artigo.

Apesar dos extensos esforços para elucidar seu mecanismo, WOR ainda não é totalmente compreendido, levando a um debate contínuo com várias propostas sobre o mecanismo de formação da ligação oxigênio-oxigênio. Os pesquisadores usaram estudos de rotulagem para monitorar os intermediários formados antes e depois da etapa de determinação da taxa de WOR. Por aqui, eles foram capazes de fornecer evidências diretas da formação da ligação oxigênio-oxigênio pelo ataque nucleofílico da água do metal-oxo.

"Este artigo prova mais uma vez que complexos moleculares bem definidos oferecem acesso a aspectos fundamentais da WOR, caso contrário, muito desafiador, que será útil para um projeto de catalisador mais eficiente, "conclui Casadevall.