Las células fotoelectroquímicas PEC se estudian ampliamente para la conversión de energía solar en combustibles químicos. Utilizan fotocatodos y fotoanodes para "dividir" el agua en hidrógeno y oxígeno respectivamente. Las células PEC pueden funcionar en condiciones suaves con luz, lo que las hace tambiénAdecuado para otras reacciones catalizadoras que convierten las moléculas orgánicas en productos químicos de alto valor agregado, como los utilizados para desarrollar medicamentos.
Sin embargo, las células PEC rara vez se han utilizado en síntesis orgánica hasta ahora, excepto en algunos intentos conceptuales recientes que han probado solo un puñado de sustratos simples. En general, las células PEC permanecen en gran parte inexploradas para metodologías sintéticas de amplio alcance de moléculas orgánicas funcionales.
Sin embargo, podrían resultar de gran ayuda en uno de los métodos sintéticos más atractivos para productos farmacéuticos y agroquímicos, llamado "aminación directa". Implica agregar un grupo amina a una molécula orgánica sin preactivar la molécula mediante un paso de procesamiento adicional.
La aminación directa normalmente requiere altas temperaturas, y también necesita lo que se conoce como un "grupo directivo": una unidad química que fija el sitio de reacción pero no tiene otras funciones, y que a menudo debe eliminarse antes de usar el nuevo compuesto enaplicaciones.
Ahora, los laboratorios de Xile Hu y Michael Grätzel del Instituto de Ciencias Químicas e Ingeniería CIIU de EPFL han desarrollado un nuevo método para aminar arenos, hidrocarburos con un anillo en su estructura, sin la necesidad de un grupo director.
"Nuestro método es operacionalmente simple y puede usarse para sintetizar una amplia gama de heterociclos que contienen nitrógeno relevantes para el descubrimiento de fármacos", escribe Lei Zhang, el autor principal del estudio. Para demostrar el punto, los investigadores usaron su método para hacervarias moléculas farmacéuticas, incluidos los derivados del relajante muscular metaxalona y el cloruro de bencetonio antimicrobiano.
Basado en una celda PEC, el método cataliza la reacción con luz y la hematita semiconductora abundante en tierra y de bajo costo. "Los estudios pioneros en el laboratorio de Michael Grätzel han arrojado muestras de hematita robustas que son eficientes para la división del agua, pero la hematita nunca hase ha utilizado para catalizar la síntesis orgánica ", dice Hu.
En el estudio actual, se descubrió que la hematita funciona bien para la aminación directa bajo luz visible, mientras que su alta estabilidad promete una larga vida útil como catalizador de trabajo. Y debido a que cosecha luz, la fotoelectrocatálisis utilizada aquí consume menos energía que la electrocatálisis directa.
"Esta es una importante demostración de principios para el uso de células PEC para la producción de productos químicos y farmacéuticos de alto valor agregado", dice Hu. "El trabajo combina dos campos tradicionalmente separados, a saber, la fotoelectroquímica y la síntesis orgánica. Hay muchos sin explotar.oportunidades para este enfoque, y estamos entusiasmados de explorar más estas oportunidades ".
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Materiales proporcionados por Escuela Politécnica Federal de Lausana . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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