In una collaborazione tra le Università di Groningen e Amsterdam (Paesi Bassi) e il Laboratorio europeo di spettroscopia non lineare (Italia), i ricercatori sono riusciti a migliorare sostanzialmente la chimica dei fotoclic. Sono riusciti a potenziare la reattività del composto photoclick nella popolare reazione PQ-ERA attraverso la sostituzione molecolare strategica. In Chemical Science, la rivista di punta della Royal Society of Chemistry, riportano una superba resa quantica della fotoreazione, alti tassi di reazione e notevole tolleranza all’ossigeno. Il documento è stato designato come articolo CALDO e come scelta della settimana.
Credito immagine: HIMS / ChemSci.
All’Università di Amsterdam, Michiel Hilbers e Wybren Jan Buma del gruppo di Fotonica Molecolare (Van’t Hoff Institute for Molecular Sciences) hanno contribuito alla ricerca la cui parte di sintesi e di caratterizzazione delle reazioni è stata condotta nei laboratori di Wiktor Szymanski e premio Nobel Ben Feringa presso l’Università di Groningen.
La chimica Photoclick è una varietà di chimica del clic attivata dalla luce (Premio Nobel per la Chimica 2022), un insieme di metodi di reazione chimica eleganti ed efficienti che accoppiano unità molecolari dedicate per ottenere i prodotti desiderati. La chimica Photoclick presenta vantaggi unici rispetto alla chimica click convenzionale poiché consente un elevato grado di controllo sia spaziale che temporale sulla reazione. Ha molte applicazioni, tra cui la stampa 3D, l’etichettatura delle proteine e il bioimaging.
Una spinta per la reazione del photoclick PQ-ERA
Una reazione specifica del fotoclick è la cosiddetta reazione PQ-ERA – la fotocicloaddizione indotta dalla luce del 9,10-fenantrenechinone (PQ) con alcheni ricchi di elettroni (ERA). Ha attirato molta attenzione per la sua eccellente cinetica e biocompatibilità. Tuttavia, i composti PQ convenzionalmente utilizzati mostrano una reattività limitata, che ne ostacola l’efficienza complessiva.
Nello studio ora presentato su Chemical Science, il gruppo di ricerca internazionale presenta una semplice strategia per cambiare la situazione. Descrivono come una sostituzione del tiofene nella posizione 3 dello scaffold PQ aumenta significativamente la reattività dello stato di tripletta PQ per migliorare l’efficienza della reazione PQ-ERA. Gli studi spettroscopici risolti nel tempo sui nanosecondi e gli studi di chimica quantistica condotti dal gruppo di fotonica molecolare di Amsterdam combinati con gli studi spettroscopici risolti nel tempo sui femtosecondi eseguiti a Firenze hanno fornito una comprensione fondamentale di questa specifica chimica del fotoclic. Le indagini mostrano che la sostituzione aumenta significativamente la popolazione dello stato di tripletto reattivo (3ππ*) durante l’eccitazione dei PQ del 3-tiofene. Ciò si traduce in una superba resa quantica della fotoreazione (FP, fino al 98%), elevate costanti di velocità del secondo ordine (K2fino al 1974 M−1 S−1) e notevole tolleranza all’ossigeno per il sistema di reazione PQ-ERA.
Questi risultati aprono ora la strada ad un ulteriore miglioramento della reazione, offrendo eccellenti prospettive per trasformazioni di photoclick veloci ed efficienti.
Fonte: Università di Amsterdam
Da un’altra testata giornalistica. news de www.technology.org
