Manuel Mosquera González, M. Carmen Ríos Rodríguez, Flor Rodríguez Prieto

Los procesos de transferencia protónica son muy importantes en Química y Biología. Aunque su estudio empírico comenzó en los albores de la Química, su conocimiento detallado dista mucho de haberse alcanzado. El movimiento del protón en agua es objeto de estudio y controversia desde hace años, estando todavía lejos una comprensión completa del problema. La transferencia protónica es una etapa fundamental en múltiples procesos bioquímicos, siendo objeto en la actualidad de numerosas investigaciones para intentar desentrañar su complejo mecanismo de funcionamiento, que incluye los sistemas de “relevos de protones” (proton relay) en enzimas, canales iónicos y proteínas de membrana (los denominados conductores de protones, “proton wires”).

Los estudios sobre la la dinámica y el mecanismo de procesos de transferencia protónica están orientados a comprender aspectos químicos esenciales de los procesos ácido-base y a desentrañar el mecanismo de transporte de protones a través de las membranas biológicas o de las membranas de intercambio protónico de las pilas de combustible, consideradas como principales alternativas “verdes” a los actuales motores de combustión.

El objetivo de nuestra investigación es avanzar en el conocimiento de la influencia del medio sobre la dinámica de las reacciones de transferencia protónica, con el propósito de mejorar tanto el conocimiento de la reacción en medios condensados como la comprensión estructural y dinámica del medio en el que transcurre la reacción y la naturaleza de las interacciones con las especies reaccionantes.

El estudio de las reacciones de transferencia protónica fotoinducidas constituye una estrategia muy eficaz para investigar la dinámica de la transferencia protónica. En determinadas especies con grupos ácidos o básicos, la excitación electrónica provoca grandes cambios en las propiedades ácido-base. En estas especies, la absorción de luz inicia procesos de transferencia protónica cuya dinámica puede estudiarse en escalas de tiempo ultrarrápidas con técnicas espectroscópicas. Nosotros utilizamos técnicas de medida de absorción transitoria y fluorescencia con resolución temporal que nos permitieron demostrar que la velocidad del proceso intrínseco de transferencia protónica de un ácido muy fuerte al disolvente está controlada por la velocidad de solvatación (J. Am. Chem. Soc. 2007), y que el proceso transcurre en varias etapas (J. Phys. Chem. B 2013 y J. Phys. Chem. Lett. 2014).