Las células fotoelectroquímicas (PEC) se estudian ampliamente para la conversión de energía solar en combustibles químicos. Usan fotocátodos y fotoanodos para "dividir" el agua en hidrógeno y oxígeno, respectivamente. Las células PEC pueden funcionar en condiciones suaves con luz, lo que los hace también adecuados para otras reacciones catalizadoras que convierten moléculas orgánicas en productos químicos de alto valor añadido, como los que se utilizan para desarrollar fármacos.

Sin embargo, Las células PEC rara vez se han utilizado en síntesis orgánica hasta ahora, excepto en algunos intentos conceptuales recientes que han probado solo un puñado de sustratos simples. En general, Las células PEC permanecen en gran parte inexploradas para las metodologías sintéticas de amplio alcance de moléculas orgánicas funcionales.

No obstante, podrían resultar muy útiles en uno de los métodos sintéticos más atractivos para productos farmacéuticos y agroquímicos. llamado "aminación directa". Implica agregar un grupo amina a una molécula orgánica sin pre-activar la molécula mediante un paso de procesamiento adicional.

La aminación directa normalmente requiere altas temperaturas, y también necesita lo que se conoce como "grupo director":una unidad química que fija el sitio de reacción pero que no tiene otras funciones, y que a menudo debe eliminarse antes de utilizar el nuevo compuesto en las aplicaciones.

Ahora, Los laboratorios de Xile Hu y Michael Grätzel en el Instituto de Ciencias Químicas e Ingeniería (ISIC) de la EPFL han desarrollado un nuevo método para aminar arenos, hidrocarburos con un anillo en su estructura, sin la necesidad de un grupo director.

"Nuestro método es simple desde el punto de vista operativo y se puede utilizar para sintetizar una amplia gama de heterociclos que contienen nitrógeno relevantes para el descubrimiento de fármacos, "escribe Lei Zhang, el autor principal del estudio. Demostrando el punto, los investigadores utilizaron su método para fabricar varias moléculas farmacéuticas, incluyendo derivados del relajante muscular metaxalona y el antimicrobiano cloruro de bencetonio.

Basado en una celda PEC, el método cataliza la reacción con luz y el bajo costo, Hematites semiconductores abundantes en la Tierra. "Los estudios pioneros en el laboratorio de Michael Grätzel han producido muestras de hematita robustas que son eficientes para la división del agua, pero la hematita nunca se ha utilizado para catalizar la síntesis orgánica, "dice Hu.

En el estudio actual, se encontró que la hematita funciona bien para la aminación directa bajo luz visible, mientras que su alta estabilidad promete una larga vida como catalizador de trabajo. Y porque cosecha luz, la fotoelectrocatálisis utilizada aquí consume menos energía que la electrocatálisis directa.

"Esta es una importante demostración del principio del uso de células PEC para la producción de productos químicos y farmacéuticos de alto valor añadido, "dice Hu." El trabajo fusiona dos campos tradicionalmente separados, a saber, fotoelectroquímica y síntesis orgánica. Hay muchas oportunidades sin explotar para este enfoque, y estamos entusiasmados de seguir explorando estas oportunidades ".