Aislar un eslabón perdido escurridizo

La reacción de oxidación del agua (WOR) es una de las reacciones más importantes del planeta porque es la fuente de casi todo el oxígeno de la atmósfera. Comprender sus complejidades puede ser la clave para mejorar la efectividad de la reacción. Desafortunadamente, los mecanismos de reacción son complejos y los intermedios muy inestables, lo que dificulta enormemente su aislamiento y caracterización. Para superar esto, los científicos están utilizando catalizadores moleculares como modelos para comprender los aspectos fundamentales de la oxidación del agua, específicamente la reacción de formación de enlaces oxígeno-oxígeno.

Por primera vez, los científicos del grupo Lloret-Fillol del ICIQ, que están estudiando a fondo el WOR, han aislado y caracterizado completamente un intermedio elusivo generado después del evento de formación del enlace oxígeno-oxígeno, el paso que determina la velocidad de la reacción. El trabajo, un esfuerzo internacional dirigido por ICIQ en colaboración con la Universidad de Groningen (Países Bajos) y Synchrotron SOLEIL (Francia), ha sido publicado en Nature Chemistry, “Nuestro trabajo tiene implicaciones directas en nuestra capacidad para examinar la unión oxígeno-oxígeno etapa de formación y posterior reacción intermedia ”, explica Julio Lloret-Fillol, líder del grupo ICIQ y profesor ICREA, autor principal del artículo.

Al modificar las condiciones de su sistema catalítico, los investigadores cristalizaron el peroxo lateral Ru (IV) generado después del paso de determinar la velocidad de la reacción, el evento de formación del enlace oxígeno-oxígeno. «El artículo ayudará a comprender mejor el mecanismo de formación del enlace oxígeno-oxígeno, ya que muestra evidencia directa de un mecanismo de sitio único para formar el enlace oxígeno-oxígeno, uno de los mecanismos postulados para el fotosistema II», dice Carla Casadevall. , ex estudiante de doctorado del grupo de Lloret, ahora investigadora postdoctoral Marie Sk? odowska-Curie al grupo Erwin Reisner de la Universidad de Cambridge y primer autor del artículo.

A pesar de los considerables esfuerzos para dilucidar su mecanismo, WOR todavía no se comprende completamente, lo que ha provocado un debate en curso con varias propuestas sobre el mecanismo de formación de enlaces oxígeno-oxígeno. Los investigadores utilizaron estudios de etiquetado para monitorear los intermedios formados tanto antes como después del paso de determinación del nivel de WOR. De esta manera, pudieron proporcionar evidencia directa de la formación del enlace oxígeno-oxígeno por el ataque nucleofílico del agua del metal-oxo.

“Este artículo demuestra una vez más que los complejos moleculares bien definidos brindan acceso a aspectos fundamentales, por lo demás muy difíciles, de WOR que serán útiles para un diseño de catalizadores más eficiente”, concluye Casadevall.

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