Una colaboración entre el grupo Pericàs con el Prof. Timothy Noël y la Dra. Paola Riente en la Universidad Tecnológica de Eindhoven (TU / e, Los países bajos), ha cristalizado en un Comunicaciones de la naturaleza papel donde proporcionan información clave sobre la naturaleza química del verdadero fotocatalizador involucrado en la Bi ₂ O ₃ reacción de adición de radicales de transferencia de átomo impulsada (ATRA).

En 2014, Los profesores ICREA Miquel Pericàs y Emilio Palomares junto con el ex investigador postdoctoral Dr. Riente publicaron un artículo sobre Edición internacional Angewandte Chemie pionera en la investigación sobre transformaciones orgánicas en condiciones de reacciones suaves mediante el uso de Bi ₂ O ₃ y luz visible como alternativa sostenible a otros metales de transición. Sobre el surgimiento de nuevos enfoques ecológicos para una catálisis eficiente, Bi ₂ O ₃ se ha vuelto popular como fotocatalizador para impulsar transformaciones orgánicas inducidas por la luz debido a su bajo precio, no toxicidad, naturaleza sólida, alta disponibilidad y respuesta a la luz visible. Es más, en algunos casos, puede reemplazar el uso de complejos metálicos basados ​​en fotocatalizadores de metales de transición de rutenio e iridio costosos y poco abundantes.

Los investigadores se propusieron desentrañar la reacción de adición de radicales por transferencia de átomos (ATRA) entre el bromomalonato de dietilo (DEBM) y el 5-hexen-1-ol como modelo de reacción. A medida que avanza la reacción, la mezcla evoluciona de una suspensión a una solución transparente amarillenta. Esto rápidamente llamó la atención del investigador, como Bi ₂ O ₃ no es soluble en disolventes orgánicos. Por lo tanto, "preveíamos que la interacción de Bi ₂ O ₃ con algún componente de la reacción se estaba formando, bajo irradiación, una especie intermedia homogénea a base de bismuto que funcionó como el verdadero fotocatalizador de la reacción, "explica el Dr. Riente, primer autor del artículo.

Acercándonos al Dr. Mauro Fianchini, un postdoctorado teórico que trabaja en el grupo Pericàs, el equipo ideó un modelo teórico que ha ayudado a dilucidar que las especies catalíticamente activas involucradas en procesos fotocatalíticos donde Bi ₂ O ₃ se utiliza están estrechamente relacionados con BiBr puro ₃ o BiBr ₃ - complejos basados ​​en. En presencia de dimetilsulfóxido (DMSO) o dimetilformamida (DMF), Bi ₂ O ₃ se transforma en BiBr ₃ - complejos basados, Especies fotocatalíticas capaces de absorber la luz. finalmente desencadenando la formación del radical alquilo requerido en ATRA y reacciones de alquilación.

Impulsando esta idea, Los investigadores realizaron cálculos de algunos complejos de solvatos donde DMSO se coordinaba con BiBr. ₃ para encontrar el candidato ideal. Combinando estos conocimientos computacionales con la información estructural proporcionada por la difracción de rayos X, el equipo ha resuelto el rompecabezas, encontrando que la especie fotocatalítica activa es una sal compleja de hexabromuro de bismuto. De hecho, una mezcla compuesta de [(BiBr ₆ )] ₃₋ aniones octaédricos equilibrados por [(CH ₃ ) ₃ S] ⁺ cationes y [(CH ₃ ) ₃ S] Br.

Usando las palabras del Dr. Fianchini "esta es una buena base. Esta investigación es el sótano de la 'casa' y, viendo hacia adelante, comenzaremos a hacer crecer las paredes y poner un techo proponiendo los mecanismos detrás de la solvatación del precatalizador y la activación ATRA de sustratos orgánicos de interés ".