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

Por primera vez, científicos del grupo Lloret-Fillol del ICIQ, que están estudiando minuciosamente WOR, han aislado y caracterizado completamente un elusivo intermedio generado después del evento de formación del enlace oxígeno-oxígeno, el paso determinante de la velocidad de la reacción. La obra, un esfuerzo internacional liderado por ICIQ en colaboración con la Universidad de Groningen (Países Bajos) y Synchrotron SOLEIL (Francia), ha sido publicado en Química de la naturaleza . "Nuestro trabajo tiene implicaciones directas en nuestra capacidad para observar el paso de formación del enlace oxígeno-oxígeno y los intermedios de reacción posteriores, "explica Julio Lloret-Fillol, Líder del grupo ICIQ y profesor ICREA, autor principal del artículo.

Modificando las condiciones en su sistema catalítico, los investigadores han cristalizado el peroxo lateral de Ru (IV) generado después del paso de determinación de la velocidad de la reacción, el evento de formación de enlaces oxígeno-oxígeno. "El documento 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, "afirma Carla Casadevall, ex Ph.D. alumno del grupo de Lloret, ahora es investigadora postdoctoral Marie Skłodowska-Curie en el grupo Erwin Reisner de la Universidad de Cambridge y primera autora del artículo.

A pesar de los grandes esfuerzos para dilucidar su mecanismo, WOR todavía no se comprende completamente, lo que provocó un debate en curso con varias propuestas sobre el mecanismo de formación del enlace oxígeno-oxígeno. Los investigadores han utilizado estudios de etiquetado para monitorear los intermedios formados tanto antes como después del paso determinante de la tasa de WOR. De esta manera, han podido 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 ofrecen acceso a aspectos fundamentales de WOR, de lo contrario muy desafiante, que será útil para un diseño de catalizador más eficiente, "concluye Casadevall.