Un catalyseur photoredox qui accumule les charges sous lumière visible

La catalyse photorédox, qui utilise la lumière visible pour promouvoir une réaction chimique, est en train de s’imposer comme un outil majeur pour opérer des synthèses organiques plus durables. Le stockage de l’énergie solaire sous forme de liaisons chimiques est un autre but de cette catalyse.  Un catalyseur photoredox nécessite l'association d'une antenne photoactive, qui produit des charges sous l’action des photons, à un catalyseur redox capable d'accepter/libérer ces charges photogénérées pour opérer les réactions redox recherchées. La plupart de ces réactions impliquent des processus multi-électroniques, alors que les photosensibilisateurs produisent généralement des processus de séparation de charge mono-électroniques. Seuls quelques systèmes moléculaires photoactifs dotés d'un site d'accumulation de charges ont été décrits jusqu'à présent. Le développement d'un système intégré capable d'absorber l'énergie de la lumière visible, d'accumuler des charges et enfin de les utiliser dans un processus catalytique est donc d'un grand intérêt.

Des chimistes de l’Institut Parisien de Chimie Moléculaire (CNRS/Sorbonne Université) et de l’Institut des Sciences Moléculaires de Marseille (CNRS/Aix Marseille Université/Centrale Méditerranée) ont récemment synthétisé un tel système à base d'un composé hybride organique/inorganique constitué d'un polyoxométalate fonctionnalisé et d'un complexe de cuivre. Sous irradiation par la lumière visible, cet édifice moléculaire est capable d'emmagasiner jusqu'à trois équivalents réducteurs. Le site du processus de réduction est discuté sur la base de mesures physico-chimiques et de calculs théoriques. Les chimistes ont démontré la puissance de ce système photorédox avec la génération photocatalytique de radicaux de type CF₃ (trifluorométhyle) aux applications directes en synthèse organique pour l’industrie pharmaceutique ou agro-alimentaire. Ces résultats sont parus dans le Journal of the American Chemical Society.