Comme nous l'avons appris en classe de chimie, une réaction chimique se produit avec la formation ou le clivage de liaisons entre les atomes. Ces liaisons chimiques se forment lorsque les atomes partagent ou échangent des électrons. La réactivité chimique peut être contrôlée de plusieurs manières. Parmi eux, le contrôle de la propriété électronique au niveau du web-site de réaction est généralement utilisé. Par exemple, une molécule riche en électrons préfère réagir avec une molécule qui peut facilement accepter des électrons. De nombreux atomes peuvent previous des « groupes fonctionnels » qui donnent ou retirent des électrons et contrôlent la distribution de la densité électronique d'une molécule. Ces groupes fonctionnels peuvent faire varier la propriété électronique de la molécule pour accélérer la réaction chimique prévue. Communément appelé « effet inductif », le groupe donneur d'électrons pousse les électrons pour augmenter la densité électronique sur le site où la réaction a lieu. Inversement, le groupe attracteur d'électrons supprime les électrons et réduit la densité électronique du web page de réaction.




En 1937, le chimiste américain Louis P. Hammett quantifie l'effet électronique des groupes fonctionnels dans divers types de réactions organiques. In addition de 80 ans plus tard, les recherches de Hammett sont encore largement utilisées pour concevoir une réaction ou une catalyse efficace en modulant la propriété électronique des molécules cibles. Cependant, cette approche implique une quantité frustrante et inefficace de tâches. Étant donné que chaque groupe fonctionnel ne peut rendre qu'un effet inductif spécifique et parfois, il peut ne pas être possible de synthétiser des molécules cibles qui ont des groupes fonctionnels souhaités en raison d'une difficulté de synthèse. Ces contraintes ont obligé les chercheurs à préparer de nombreux dérivés pour une série de scénarios de réaction compliqués.

Dirigé par le professeur BAIK Mu-Hyun [the Center for Catalytic Hydrocarbon Functionalizations within the Institute for Basic Science (IBS) & the Department of Chemistry within the Korea Advanced Institute of Science and Technology, KAIST in Daejeon, South Korea] et HAN Sang Woo (le Département de Chimie au sein du Korea Superior Institute of Science and Engineering, KAIST) une équipe de recherche de l'IBS et du KAIST a découvert ce qu'ils appellent « l'effet électro-inductif » offrant une alternate à l'approche classique de la synthèse chimique . En utilisant une électrode en or, les chercheurs ont attaché les molécules cibles sur l'électrode. « Tout comme les groupes fonctionnels génèrent divers effets électroniques, nous avons souhaité changer les propriétés des molécules immobilisées en utilisant différentes tensions. La beauté de notre découverte est qu'une électrode s'adapte à toutes les réactions automobile une électrode exclusive peut se comporter comme plusieurs groupes fonctionnels juste avec le commutateur de tension appliquée « , observe le professeur Mu-Hyun Baik.




L'équipe de recherche a montré que l'électrode en or peut servir de « groupe fonctionnel universel » pour contrôler la réactivité d'une molécule, propulsant ou inhibant ainsi la réaction en commutant simplement la stress appliquée à l'électrode. Dans la « réaction d'hydrolyse d'ester catalysée par une base », une réaction organique représentative qu'Hammett avait utilisée pour établir l'effet inductif conventionnel il y a 80 ans, l'application d'une rigidity (+) sur l'électrode a diminué la densité électronique du carbone carbonyle dans l'ester. molécule. Ainsi, la réactivité de la molécule d'ester a été significativement améliorée. À l'inverse, lorsque la stress (-) était appliquée, la réaction se déroulait à peine en raison de la densité électronique élevée du web-site de réaction. formant des liaisons carbone-carbone. Il est très essential que l'électrode puisse contrôler la réactivité non seulement dans la réaction organique, mais également dans la réaction catalytique organométallique compliquée.

Les chercheurs ont également confirmé que ce « groupe de fonctions universelles » permet un réglage fin de la propriété électronique et de la réactivité de la molécule au milieu d'une réaction chimique. (réglage in situ). EDC [1-ethyl-3-(3-dimethylaminopropyl) carbodiimide]-la réaction d'amidation médiée peut être divisée en deux étapes: La première étape est accélérée par le groupe donneur d'électrons, tandis que la deuxième étape est renforcée par le groupe attracteur d'électrons. La réaction d'amidation médiée par EDC ne s'est pratiquement pas déroulée lorsqu'un sort de tension était appliqué. Le « groupe fonctionnel universel » a changé avec succès la réactivité de la molécule pendant que la réaction était en cours.

L'idée d'attacher de manière covalente des molécules à une électrode n'est pas nouvelle. Cependant, la plupart de ces cas impliquent des réactions redox. « Les réactions chimiques contrôlées par l'effet électro-inductif n'impliquent pas de processus redox. L'électrode sert uniquement de groupe fonctionnel avec un effet inductif réglable. En outre, cette étude a exploré comment l'effet électro-inductif fonctionne dans les réactions chimiques réelles », explique professeur Mu-Hyun Baik.

Alors que les chercheurs ont confirmé le potentiel de remplacer les groupes fonctionnels par une électrode en or à différentes tensions, ils vont utiliser d'autres sorts d'électrodes, telles que des électrodes à base de carbone pour assurer une application pratique et évolutive de cette étude.