Catàlisi de reaccions Diels-Alder per camps elèctrics

Image

Una de les línies de recerca de la meva recerca ha estat l’estudi de l’estructura i reactivitat química en presència de camps elèctrics. En particular, quan aquests són uniformes (deguts a una superfície) i no estàtics (que no canvien amb el temps, no oscil.lants), dónen lloc a l’anomenat efecte Stark (per exemple, vibracional). En l’àmbit més experimental (al laboratori), la influència sobre la reactivitat va agafar una forta embranzida amb el Microscopi d’Efecte Túnel (STM), on pràcticament es pot treballar sobre molècules individuals.

Veig ara a Chemistry World un reportatge titulat Electrostatic field powers up reaction rate sobre l’article de Nature Electrostatic field powers up reaction rate. Segons Chemistry World,

The researchers accelerated the Diels-Alder reaction, where two participating molecules, a diene and dienophile, combine to produce ring-shaped structures. They attached diene molecules to the tip of a scanning tunnelling microscope (STM), and arranged dienophiles on an opposing electrode. In an electric field aligned to favour electron flow from dienophile to diene, connections between the tip and electrode form five times faster than they would otherwise.

La modelització computacional de reaccions Diels-Alder havia estat feta ja pel químic teòric Sashon Shaik el 2009 a Oriented Electric Fields Accelerate Diels–Alder Reactions and Control the endo/exo Selectivity (i no deu pas ser el primer estudi…). Doncs en aquest nou trball de Nature de 2016 també s’ha considerat càlculs computacionals, i s’ha vist com la reactivitat canvia.

El que és més interessant però és que es tracta d’un estudi experimental, que corrobora les prediccions teòriques. Treballar amb STM no és pas fàcil. Miraré més a fons aquests articles, ja que per tradició investigadora em queden a prop, i sempre m’ha captivat l’STM.

A una de les gràfiques de l’article de Nature hi ha una figura que relaciona el canvi en la barrera energètica de la reacció amb la intensitat del camp elèctric aplicat. Veig que es fan servir unitats de V/nm. Els voltatges aplícats són molt petits (algun Volt), però les distàncies són tant petites (algun nanometre), que la intenstitat és altíssima. Com si una línia de molt alta tensió de 100 KV estigués a una distància de menys d’un mil.límetre d’una zona neutra.