Jedna nádoba, tři barvy světla a tři chemické reakce: Výzkum z VŠCHT na titulní straně časopisu Catalysis Science & Technology
Tým organických chemiků z VŠCHT Praha a spolupracujících institucí představil tri-oxo-triangulen jako víceúčelový organický fotokatalyzátor. Pomocí změn vlnové délky světla a atmosféry vědci v jediné reakční nádobě postupně a selektivně uskutečnili tři různé chemické přeměny. Výzkum publikoval časopis Catalysis Science & Technology, který jej zároveň představil na titulní straně svého 19. čísla.
Světlo může v chemii sloužit nejen jako zdroj energie, ale také jako přesný nástroj pro řízení chemických reakcí. Výzkumný tým s významným zastoupením VŠCHT Praha nyní ukázal, že organická molekula tri-oxo-triangulenu může fungovat jako víceúčelový fotokatalyzátor využívající různé barvy viditelného světla.
Prvním autorem studie Tri-oxo-triangulene is a polyfunctional catalyst of sequential red-green-blue photoredox systems je Killiann Heinz z Ústavu organické chemie VŠCHT Praha. Korespondenčním autorem je Petr Kovaříček, který zároveň vede výzkumnou skupinu. Na výzkumu se podíleli také vědci z dalších institucí včetně Ústavu organické chemie a biochemie AV ČR a Univerzity v Curychu.
Fotokatalyzátory využívají energii světla k zahájení nebo urychlení chemických reakcí. Řada běžně používaných systémů je založena na vzácných a nákladných kovech, jejichž dostupnost může být omezená. Výzkumníci proto hledají alternativy založené na organických molekulách, které by spojovaly dobrou dostupnost se schopností katalyzovat různé typy reakcí.
Autoři nové práce otestovali tri-oxo-triangulen ve třech různých fotochemických reakcích: oxidaci sulfidů na sulfoxidy, redukci nitroaromatických látek a dehalogenaci 4-bromacetofenonu. Následně ukázali, že lze tyto přeměny provést postupně v jediné reakční nádobě prostřednictvím drobných změn reakčních podmínek, například atmosféry nebo vlnové délky použitého světla.
Takové uspořádání je ukázkou takzvané „one-pot“ syntézy. Jednotlivé reakční kroky není nutné provádět odděleně a produkty není třeba mezi jednotlivými kroky izolovat. Požadované chemické procesy lze místo toho postupně spouštět změnou barvy světla. Výsledky ukazují, že deriváty triangulenu mohou sloužit nejen jako zajímavé organické materiály, ale také jako víceúčelové nástroje fotokatalýzy. Podle autorů jde o první využití derivátů triangulenu ve fotokatalýze.
„Fotokatalyzátor se obvykle používá k provedení nebo urychlení jednoho typu reakce. My jsme ukázali, že tri-oxo-triangulen dokáže katalyzovat oxidace i redukce, tedy dva protichůdné procesy, a že volbu reakce můžeme řídit změnou vlnové délky použitého světla nebo atmosféry v reakční nádobě. To otevírá cestu ke složitějším systémům typu “one-pot”, které by mohly šetřit čas, snižovat náklady a zefektivnit chemické procesy,“ říká Killiann Heinz.
Killiann Heinz se k výzkumné skupině Petra Kovaříčka připojil v září 2022. Ve své práci se zaměřuje především na organickou syntézu, supramolekulární chemii a fotochemii a optoelektronické materiály.
Výzkum byl publikován v časopise Catalysis Science & Technology vydávaném britskou Royal Society of Chemistry. Časopis se zaměřuje na základní i technologické aspekty katalýzy a práce se následně objevila také na titulní straně jeho 19. čísla.
Odkaz na odborný článek: Tri-oxo-triangulene is a polyfunctional catalyst of sequential red-green-blue photoredox systems