Faire passer la chimie du photoclick au niveau supérieur
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Dans le cadre d’une coopération entre les universités de Groningue et d’Amsterdam (Pays-Bas) et le Laboratoire européen de spectroscopie non linéaire (Italie), les chercheurs ont pu améliorer considérablement la chimie du photoclick. Ils ont pu augmenter la réactivité du composé photoclick dans la réaction populaire PQ-ERA grâce à une substitution moléculaire stratégique. Dans Science chimique, la revue phare de la Royal Society of Chemistry, font état d’un superbe rendement quantique de photoréaction, de taux de réaction élevés et d’une tolérance notable à l’oxygène. Le journal a été désigné article CHAUD ainsi que choix de la semaine.
À l’Université d’Amsterdam, Michiel Hilbers et Wybren Jan Buma du groupe Molecular Photonics (Van ‘t Hoff Institute for Molecular Sciences) ont contribué aux recherches dont la partie synthèse et caractérisation des réactions a été menée dans les laboratoires de Wiktor Szymanski et du prix Nobel. Ben Feringa à l’Université de Groningue.
La chimie Photoclick est une variété de chimie click activée par la lumière (Prix Nobel de chimie 2022), un ensemble de méthodes de réaction chimique élégantes et efficaces qui couplent des unités moléculaires dédiées pour produire les produits souhaités. La chimie Photoclick présente des avantages uniques par rapport à la chimie click conventionnelle, car elle permet un degré élevé de contrôle spatial et temporel de la réaction. Ses applications sont nombreuses, notamment l’impression 3D, le marquage des protéines et la bioimagerie.
Un coup de pouce pour la réaction photoclick PQ-ERA
Une réaction photoclick spécifique est la réaction dite PQ-ERA – la photocycloaddition induite par la lumière de la 9,10-phénanthrènequinone (PQ) avec des alcènes riches en électrons (ERA). Il a beaucoup retenu l’attention en raison de son excellente cinétique et de sa biocompatibilité. Cependant, les composés PQ classiquement utilisés présentent une réactivité limitée, ce qui nuit à leur efficacité globale.
Dans l’étude présentée dans Chemical Science, l’équipe de recherche internationale présente une stratégie simple pour changer cela. Ils décrivent comment une substitution de thiophène en position 3 de l’échafaudage PQ augmente considérablement la réactivité de l’état triplet PQ pour améliorer l’efficacité de la réaction PQ-ERA. Des études spectroscopiques résolues en temps nanoseconde et des études de chimie quantique dans le groupe Photonique Moléculaire d’Amsterdam, combinées à des études spectroscopiques résolues en temps femtoseconde réalisées à Florence ont fourni une compréhension fondamentale de cette chimie spécifique du photoclick. Les investigations montrent que la substitution augmente considérablement la population de l’état triplet réactif (3ππ*) lors de l’excitation des PQ du 3-thiophène. Il en résulte un superbe rendement quantique de photoréaction (FP, jusqu’à 98 %), des constantes de vitesse de second ordre élevées (k2jusqu’à 1974 M−1 s−1), et une tolérance notable à l’oxygène pour le système de réaction PQ-ERA.
Ces résultats ouvrent désormais la voie à une nouvelle amélioration de la réaction, offrant d’excellentes perspectives pour des transformations photoclick rapides et efficaces.
