Duurzamer nuttige moleculen maken staat hoog op de prioriteitenlijst van veel chemici. Daarom zijn Linyang Wang, Pascal Van Der Voort en collega’s van de Universiteit Gent op zoek gegaan naar fotokatalysatoren die met licht amines koppelen tot imines, structuren die je veel ziet in de farmaceutische industrie wegens hun reactiviteit en antibacteriële effecten. Ze kozen voor een basis van pyreen en creëerden drie verschillende versies van zogenoemde COF’s. 

Metal-organic frameworks (MOF’s) zijn bij de meeste lezers van C2W | Mens & Molecule wel bekend, maar minder bekend zijn de  (COF’s) die het Gentse team ontwierp. Zoals we eerder schreven, bestaat zo’n COF uit organische moleculen, die je via covalente bindingen aan elkaar zet tot een soort kippengaas. Dat gaas kun je dan weer stapelen tot een poreuze 3D-structuur. Het lijkt sterk op de MOF’s, maar dan zonder metaal. 

In dit geval was de beste van de drie COF-varianten er eentje met een combinatie van pyreen en porfyrine [5,10,15,20-tetrakis(4-aminofenyl)porfyrine]. Pyreen is van nature een goede elektrondonor, terwijl porfyrine juist een goede elektronacceptor is. Zo vormt het een goede donor-acceptor-combinatie die de elektronen in het licht goed kan verdelen. 

Het resulterende Py-Por-COF zet vervolgens heel efficiënt benzylamine om in N-benzylideenbenzylamine onder bijna lachwekkend simpele reactiecondities: op kamertemperatuur aan de open lucht een uurtje schijnen met blauw licht en je hebt een opbrengst van 99% met een fotokatalytische activiteit van 20 mmol per gram per uur, een van de hoogste waardes ooit gerapporteerd.  

Ook andere amines zetten de onderzoekers zo om met opbrengsten van negentig procent of meer. Daarnaast keken ze ook nog naar de recycleerbaarheid van Py-Por-COF. Na vier rondes aan reacties blijft de activiteit en efficiëntie van het COF boven de negentig procent en is dus prima te hergebruiken. 

Wang, L. et al. (2024) ChemCatChem e202400200, DOI: 10.1002/cctc.202400200