Potentiels d'oxydation fortement augmentés par des solvants adaptés
Des scientifiques* ont réussi à augmenter considérablement le potentiel d'oxydation de réactifs classiques.
NO+ dissous dans différents fluorobenzènes. Plus les atomes d'hydrogène sont remplacés par des atomes de fluor, plus l'interaction des cations avec les électrons est faible et moins la solution est colorée. Photo et graphique : Dr. Malte Sellin
NO+ dissous dans différents fluorobenzènes. Plus les atomes d'hydrogène sont remplacés par des atomes de fluor, plus l'interaction des cations avec les électrons est faible et moins la solution est colorée.
Dr. Malte Sellin
Une équipe de scientifiques* autour du professeur Ingo Krossing, professeur de chimie moléculaire et de coordination à l'Institut de chimie inorganique et analytique de l'Université de Fribourg, a réussi à augmenter considérablement le potentiel d'oxydation des cations Ag+ et NO+. Alors que dans les solvants et anions conventionnels, les potentiels de ces cations s'élèvent jusqu'à +0.65 / +1.0 V vs Fc+/0, les scientifiques* ont présenté des potentiels allant jusqu'à +1.50 / +1.52 V vs Fc+/0. Ceci a été possible grâce à l'utilisation de solvants et d'anions à l'interaction particulièrement faible. Le groupe de travail se concentre sur les dérivés benzéniques fluorés substitués de manière stratégique et maximisant la polarité. Cette nouvelle approche permettra à l'avenir de réaliser des réactions d'oxydoréduction même avec des systèmes difficiles à oxyder ou des applications entièrement nouvelles dans le domaine de l'électrocatalyse ou des navettes/médiateurs d'oxydoréduction. Les scientifiques* ont publié les résultats de leurs recherches dans le journal Nature Communications.
Plus l'interaction avec le cation est faible, plus le potentiel d'oxydation est fort.
Les cations Ag+ et NO+ sont des agents oxydants très répandus en chimie et dans la recherche sur les matériaux. Dans de bonnes conditions, ils peuvent éliminer sélectivement les électrons des substrats. Comme ces cations sont très petits et ont une densité de charge élevée, ils interagissent fortement avec leur environnement. C'est justement cette forte interaction avec l'environnement, par exemple l'anion ou le solvant, qui fait que le potentiel d'oxydation de ces cations est également fortement réduit. Afin de maximiser le pouvoir oxydant des cations dissous, les scientifiques* ont utilisé des anions à faible coordination (WCA, "weakly coordinating anions") et des solvants.
Comme solvant, le groupe de travail a eu recours à des dérivés fluorés du benzène. Afin de comprendre les propriétés de cette classe de molécules, le Dr Johannes Hunger de l'Institut Max-Planck de recherche sur les polymères a soutenu la recherche et a déterminé les valeurs de la constante diélectrique, très importantes en tant que propriété du solvant. Il s'est avéré que les aromatiques doublement à quadruplement fluorés présentent des valeurs plus élevées que les solvants conventionnels comme le dichlorométhane ou l'acétone.
Alors que le benzène lui-même ou le benzène simplement fluoré interagit encore fortement avec les cations Ag+ et NO+, l'interaction diminue avec chaque atome de fluor supplémentaire. "En plus des mesures électrochimiques, nous avons déterminé par diffraction des rayons X sur monocristal les structures solides des composés issus des solvants et des cations et avons pu montrer là aussi la diminution de l'interaction lorsque le degré de fluoration augmente", explique le co-auteur, le Dr Malte Sellin.
"Ces particules pratiquement non perturbées et leur potentiel d'oxydation élevé nous permettent de réaliser des réactions jusqu'ici inaccessibles", ajoute Krossing. "Cela rend possible une multitude de nouvelles études chimiques fondamentales et potentiellement des applications entièrement nouvelles. À l'avenir, nous comprendrons encore mieux comment les molécules se comportent à l'état oxydé - tout simplement parce que nous pouvons désormais les fabriquer et les étudier".
Note: Cet article a été traduit à l'aide d'un système informatique sans intervention humaine. LUMITOS propose ces traductions automatiques pour présenter un plus large éventail d'actualités. Comme cet article a été traduit avec traduction automatique, il est possible qu'il contienne des erreurs de vocabulaire, de syntaxe ou de grammaire. L'article original dans Allemand peut être trouvé ici.
Publication originale
Christian Armbruster, Malte Sellin, Matthis Seiler, Tanja Würz, Friederike Oesten, Maximilian Schmucker, Tabea Sterbak, Julia Fischer, Valentin Radtke, Johannes Hunger, Ingo Krossing; "Pushing redox potentials to highly positive values using inert fluorobenzenes and weakly coordinating anions"; Nature Communications, Volume 15, 2024-8-7
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