Producción por [FeFe] - H2 Ases Mímicas del Sitio Activo Ayudadas por el Transbordador de Protones de la Segunda...

Área de la Ciencia:

• Química bioorgánica
• Catálisis
• Energía renovable

Sus antecedentes:

• Las [FeFe]-hidrogenasas son cruciales para la producción de hidrógeno, pero son inestables en oxígeno.
• La exposición al oxígeno genera especies reactivas de oxígeno (ROS) que degradan el sitio activo de la enzima.
• Estudios anteriores sugirieron que la reducción selectiva de oxígeno podría mejorar la estabilidad del catalizador.

Objetivo del estudio:

• Diseñar y sintetizar nuevos modelos biomiméticos de [FeFe]-hidrogenasa.
• Investigar su estabilidad y la actividad de la reacción de evolución del hidrógeno (HER) en presencia de oxígeno.
• Para entender el mecanismo de la tolerancia al oxígeno.

Principales métodos:

• La síntesis de 2Fe en el subsitio se imita con diferentes sustituyentes de areno.
• Análisis estructural para determinar el control estérico.
• Estudios electroquímicos heterogéneos en electrodos de grafito de plano de borde.
• Investigación de los efectos de la protonación y el enlace H.

Principales resultados:

• Los complejos sintetizados exhiben un control estérico sintonizable a través de sustituyentes de areno.
• Los estudios electroquímicos mostraron la actividad de HER a un sobrepotencial de ~180 mV en agua de pH 5,5.
• Se ha demostrado la reducción selectiva de O2 a H2O facilitada por la N-protonación de cabeza de puente y la unión de H.
• Se obtiene una HER estable e inalterada en presencia de oxígeno disuelto.

Conclusiones:

• Los modelos de [FeFe]-hidrogenasa diseñados muestran una notable tolerancia al O2.
• La reducción selectiva de O2 es clave para prevenir la degradación oxidativa y permitir una HER estable.
• Estos hallazgos allanan el camino para tecnologías prácticas de generación de hidrógeno resistentes al oxígeno.