Des expériences élégantes avec la lumière

Les scientifiques du département de catalyse homogène ont trouvé une nouvelle façon élégante d'utiliser la catalyse photoredox.

Les chercheurs du Max-Planck-Institut für Kohlenforschung ont élargi la boîte à outils moléculaire pour des synthèses efficaces et ciblées : Pour ce faire, ils utilisent un catalyseur très spécial - et l'énergie de la lumière. Le résultat de leurs travaux vient d'être publié dans la revue Science.

En général, dans une réaction dite de photoréaction, la lumière est absorbée par un photocatalyseur. Un transfert d'électron unique se produit alors entre le catalyseur et un substrat, créant un ion radical, qui est très réactif et peut s'engager dans diverses transformations souhaitables.

Le problème avec ces "radicaux", cependant, a été de contrôler leur sélectivité. Un deuxième mode d'activation catalytique était souvent nécessaire pour obtenir un produit souhaité dans la pureté requise. Cela limitait jusqu'à présent les réactions photoredox stéréosélectives à des substrats spéciaux se prêtant à ce second mode d'activation.

"La photocatalyse permet de réaliser des réactions chimiques à l'aide de la lumière - par exemple, dans les feuilles des plantes, mais aussi dans la production de médicaments", explique Benjamin List, directeur du Max-Planck-Institute. Les réactions photocatalytiques se déroulent via des intermédiaires à haute énergie, et il a été difficile de contrôler la sélectivité de leurs réactions. "Nous fournissons maintenant un concept général pour réaliser ces réactions avec une stéréosélectivité élevée, dans lequel nous pouvons produire des molécules à image miroir", explique Benjamin List.

Un nouvel outil de précision moléculaire

Cela signifie que le photocatalyseur absorbe la lumière et prend un électron du substrat, c'est-à-dire un partenaire de réaction. Comme cet électron est chargé négativement, le substrat devient automatiquement positif et se combine avec un contre-anion. Cette paire d'ions est maintenant impliquée dans une autre étape de la réaction, celle qui intéresse vraiment les scientifiques. Le photocatalyseur d'origine, quant à lui, ne participe plus à cette étape et peut être régénéré et utilisé à nouveau pour absorber la lumière et capter un électron.

Avec cette nouvelle méthode, les chercheurs de la Kohlenforschung ont réussi à développer un autre outil de précision moléculaire. "Nous n'avons pas encore vraiment pensé à des applications spécifiques", explique le Dr Sayantani Das, chercheur postdoctoral de Benjamin List et impliqué dans le projet. Mais la catalyse photoredox asymétrique pourrait certainement être utile dans le domaine de la synthèse - par exemple, dans la production de médicaments ou de parfums.