Wisconsin-Madison Üniversitesi kimyagerlerinin liderliğindeki bir ekip, elektronları doğrudan çözeltiye fırlatan bir katalizör geliştirdi; böylece kimyasal reaksiyonlarda hangi moleküllerin indirgeneceğini belirleyen onlarca yıllık bir kuralı aştı. Nature'da yayımlanan yaklaşım, daha önce imkânsız görülen bağlanma reaksiyonlarının kapısını aralayabilir.
Tek elektron transferi, kimyanın en kullanışlı araçlarından biri: Tepkimeye direnen molekülleri aktive edip onların birleşmesini sağlayarak hayat kurtaran ilaçların, ileri malzemelerin ve biyolojik sistemlerin laboratuvar modellerinin arkasındaki karmaşık bileşikleri oluşturuyor. Ancak onlarca yıldır temel bir kural, kimyagerlerin tasarlayabileceği reaksiyonları kısıtlıyordu: İki molekül elektron almak için rekabet ettiğinde, elektron normalde daha kolay indirgenen moleküle gider.
Çalışmaya liderlik eden Wisconsin-Madison Kimya Bölümü profesörü Zachary Wickens, "Katalizörümüz biraz farklı çalışıyor çünkü elektronu doğrudan çözücüye fırlatıyor. Bu size, kabaca, sahip olabileceğiniz en güçlü indirgeyiciyi ve en agresif elektron kaynağını veriyor; çünkü serbest bir elektron, çözeltide tek başına kalmaktansa neredeyse herhangi bir molekülde olmayı tercih eder" dedi.
Elektron serbest kaldığında hızla karşılaştığı ilk moleküle girer; böylece seçim artık yalnızca hangi molekülün eklenen elektronu en iyi stabilize ettiğine bağlı değildir. Belirleyici seçicilik bunun yerine daha sonra, elektron transferini izleyen adımlarda ortaya çıkar. Colorado State Üniversitesi'nden Robert Paton'un grubunun hesaplamalı çalışmaları ve Colorado Boulder Üniversitesi'ndeki spektroskopi, istenen reaktantın tersinmeden kurtulup ürüne doğru ilerleyebildiğini, daha kolay indirgenen rakibin ise başlangıç maddesine geri dönüştürüldüğünü gösterdi.
Wickens ve meslektaşları, NSF destekli Sürdürülebilir Fotoredoks Katalizi Merkezi'nin (SuPRCat) da kısmen desteklediği yaklaşımın arkasındaki katalizör ailesini geliştirmek için beş yıl harcadı. Wickens, "Bu yalnızca başka bir sentetik yöntem değil; redoks reaksiyonlarını tasarlamanın yeni bir yolu" dedi.
"Selectivity Emerges from Indiscriminate Photoreduction" başlıklı makale, Wisconsin-Madison, Colorado State Üniversitesi ve Colorado Boulder Üniversitesi'nden ortak yazarlarla 15 Temmuz'da Nature'da yayımlandı.
