Un dímero donador-aceptor de fotosensibilizador-catalizador para hidrogenación de nicotinamida impulsada por luz

Área de la Ciencia:

• Fotocatálisis
• Fotosíntesis artificial
• Química orgánica

Sus antecedentes:

• La catálisis artificial impulsada por luz imita la fotosíntesis natural utilizando dímeros de fotosensibilizador-catalizador (PS-CAT).
• Los fotosensibilizadores orgánicos donador-aceptor ofrecen una alternativa a los sistemas tradicionales basados en rodio.

Objetivo del estudio:

• Diseñar y sintetizar un novedoso dímero orgánico donador-aceptor PS-CAT que incorpore un catalizador de rodio(III).
• Investigar la actividad fotocatalítica del dímero en la reducción de NAD+ impulsada por luz.
• Elucidar las propiedades fotofísicas y la influencia de la dinámica de solvatación en el rendimiento del dímero.

Principales métodos:

• Síntesis del fotosensibilizador 2^tBuCzDPPZ y su complejo de rodio(III).
• Experimentos de fotocatálisis para la reducción de NAD+ utilizando 1,3-dimetil-2-fenil-2,3-dihidro-1H-benzo[d]imidazol (BIH-OMe) con sustitución de metoxi como donador de electrones.
• Espectroscopía de absorción transitoria de femtosegundos y Raman de resonancia.
• Cálculos de la teoría funcional de la densidad dependiente del tiempo (TDDFT).

Principales resultados:

• El dímero PS-CAT 2^tBuCzDPPZRhCp* exhibió actividad fotocatalítica en la reducción de NAD+ impulsada por luz, logrando un número de recambio (TON) de 3.2 después de 4 horas.
• El fotosensibilizador orgánico demostró propiedades redox comparables a los sensibilizadores a base de rodio.
• Estudios fotofísicos revelaron una fuerte dependencia del rendimiento cuántico de fotoluminiscencia y las propiedades del estado excitado de la polaridad del disolvente, consistente con su estructura donador-aceptor.

Conclusiones:

• Se demostró con éxito un nuevo concepto de diseño para dímeros orgánicos PS-CAT en catálisis artificial impulsada por luz.
• El estudio proporciona información crítica sobre la relación entre la dinámica de solvatación y las propiedades fotofísicas de los sistemas orgánicos donador-aceptor.
• Este trabajo allana el camino para el diseño racional de fotosensibilizadores orgánicos avanzados para aplicaciones catalíticas.