LA QUÊTE D'UN PHOTOCATALYSEUR BIO-INSPIRÉ…
La molécule de dioxygène est sans doute l'oxydant le plus compatible avec l'environnement, mais en raison de son état fondamental triplet, elle n'oxyde pas facilement les composés organiques (hydrocarbures) largement utilisés dans le monde de l'industrie, ce qui nécessite des procédés très polluants. Afin de réaliser ces transformations de manière catalytique et propre, les réactions bio-inspirées par Transfert d'Atomes d'Oxygène (TAO) font l'objet de nombreuses études. Si la formation de l'espèce active à haut degré d'oxydation est relativement bien connue dans le cas des TAO, l'enjeu se situe dans la conception de photocatalyseurs utilisant comme source d'oxygène des éléments abondants comme l'eau et le dioxygène de l'air. Les enzymes naturelles capables de réaliser de telles réactions ont servi de modèles à la conception de catalyseurs robustes, tels que le complexe de Fe(II) bio-inspiré utilisé dans cette étude. L'utilisation d'une source d'énergie lumineuse, et non plus chimique, est également recherchée afin de diminuer les déchets produits lors de ces réactions.
POUR UNE OXYDATION PLUS VERTE DES ALCÈNES
Dans ce travail, les chercheurs ont couplé un module photo-redox avec un catalyseur Fe(II) non hémique bio-inspiré pour activer l'O2 dans la réaction de TAO. Afin de mettre en lumière les multiples étapes concurrentes de transfert d'électrons, les processus d'accumulation et d'annihilation de charges et l'activation de l'O2 en superoxyde (O2·-) au niveau de l'unité catalytique, ils ont combiné plusieurs techniques spectroscopiques. Ils sont ainsi parvenus à mettre en évidence l'espèce intermédiaire Fe(III)-hydroperoxo capable de transférer les atomes d'oxygène aux alcènes pour former des époxydes et des aldéhydes, briques de base de la chimie des alcènes.
Les connaissances acquises dans cette étude seront utiles pour optimiser l'efficacité globale du système et donner du crédit au cycle catalytique proposé qui ne nécessite que de l'eau comme solvant. Un pas vers une chimie des réactions d'oxydation en milieux aqueux plus propre.
Contacts : Ally Aukauloo (ally.aukauloo@universite-paris-saclay.fr) ; Winfried Leibl (winfried.leibl@cea.fr)