Tzw. fotoaktywowane ketony okazują się świetnie sprawdzać w formie fotokatalizatorów stosowanych na potrzeby obróbki kwasów. Te ostatnie – w tym przypadku kwasy karboksylowe – są istotnymi elementami budulcowymi w syntezie organicznej, dlatego ich przekształcanie otwiera wiele drzwi. Poprzez przekształcenia kwasów karboksylowych w rodniki karboksylowe naukowcy są w stanie doprowadzić do powstawania wiązań węgiel-węgiel i węgiel-heteroatom, co przydaje im się w kontekście produkcji materiałów i środków farmaceutycznych.
Czytaj też: Alchemia stanie się rzeczywistością? Twierdzą, że rtęć da się zamienić w złoto
Niestety, stosowane do tej pory katalizatory miały pewne ograniczenia, z najważniejszym na czele: ekonomicznym. Rękawicę postanowili podjąć inżynierowie z Uniwersytetu Hokkaido oraz Uniwersytetu Shizuoka. Wstępnie wyciągnięte wnioski sugerują, iż cel udało im się zrealizować z nawiązką, o czym piszą teraz na łamach Journal of the American Chemical Society.
Czego dokładnie dokonali autorzy wspomnianej publikacji? Jak wyjaśniają, udało im się opracować prostą strategię transferu atomu wodoru. Z jej udziałem realne stało się selektywne przekształcanie kwasów karboksylowych w rodniki karboksylowe. Podstawę działania nowej strategii stanowi ksanton, który jest jednym z tzw. ketonów organicznych. Cechuje się niskimi kosztami i wysoką dostępnością, dlatego wdrożenie go w formie fotokatalizatora stanowi istny strzał w dziesiątkę.
Strategia transferu atomu wodoru opracowana przez japońskich ekspertów działa poprzez ekstrakcję atomu wodoru z substratu. Powstaje wtedy reaktywny rodnik. Do tej pory podobne rozwiązania napotykały komplikacje ze względu na ukierunkowanie, silne wiązania O–H w kwasach karboksylowych. Aby uniknąć takich komplikacji, naukowcy wykorzystali narzędzie obliczeniowe AFIR. Z jego udziałem dowiedli, że wspomniany ksanton może ułatwiać selektywną aktywację wiązania O–H.
Czytaj też: Nowy model wprowadza symulacje na nieosiągalny wcześniej poziom. Tak stworzy materiał budowlany przyszłości
Jeden z autorów badań w tej sprawie, Hiroki Hayashi z Uniwersytetu Hokkaido, podsumowuje dokonania jego zespołu, twierdząc, że metoda AFIR udowodniła swoją użyteczność jako narzędzie predykcyjne. Przyjęta strategia działania powinna utorować drogę do skutecznego wytwarzania materiałów czy środków farmaceutycznych. Wszystko to przy niższych od dotychczasowych kosztach oraz zredukowanej ilości odpadów. Jak zauważają sami zainteresowani, mechanizm fotokatalityczny jest obiecujący w kontekście szerszych zastosowań w generowaniu rodników poza rodnikami karboksylowymi.