Un trabajo experimental prueba cómo se rompe un enlace fundamental en catalizadores que transforman hidrocarburos
El Instituto Universitario Cinquima de la UVa trabaja en la mejora de estos procesos, claves para la implantación de procesos industriales más verdes
El paladio, un metal brillante y de color blanco plateado raro en la naturaleza, es un material importante para formar catalizadores, substancias capaces de acelerar las reacciones químicas presentes en tres de cada cuatro procesos industriales. La catálisis tiene importancia para la industria, desde el punto de vista económico, porque reduce el consumo de energía; también ambiental, porque genera menos subproductos indeseados. Un equipo investigador de la Universidad de Valladolid (UVa) ha conseguido ahora avances, a través de un trabajo experimental, en uno de estos procesos en los que se emplean catalizadores de paladio con hidrocarburos.
La catálisis está muy presente en el sector productivo. Nueve de cada diez procesos nuevos que se implantan en la industria emplean esta técnica. Es fundamental para obtener procesos más sostenibles, más verdes. Diferentes equipos científicos en todo el mundo trabajan para mejorar el conocimiento en torno a la catálisis. Los complejos en los que está presente el paladio, el elemento número 46, juegan un papel importante en esta búsqueda investigadora. No en vano, estos complejos están presentes en la producción de fármacos, cosméticos o en la industria alimentaria, esto es, de productos de alto valor añadido.
El grupo de investigación Catálisis y Polímeros, del Instituto Universitario Cinquima de la UVa, ha conseguido demostrar cómo se rompe un enlace fundamental en la catálisis de determinados compuestos unidos a paladio. “Desde hace unos quince años, los ligandos cooperativos unidos al paladio se usan en muchas reacciones de acoplamiento de hidrocarburos con éxito, y diferentes autores habían establecido una hipótesis para explicar por qué funcionaban tan bien, pero estaban basadas en cálculos computacionales. Nosotros hemos proporcionado una demostración experimental que aporta una prueba sólida e inequívoca de cómo se rompe el enlace C-H”, explica Ana Carmen Albéniz, catedrática de Química Inorgánica e investigadora principal del estudio, que se ha sido publicado en la revista científica Chemical Science.
Muestra en un tubo de ensayo
El enlace C-H
En síntesis química, un acoplamiento consiste en una reacción en la que se unen dos fragmentos químicos mediante la formación de un nuevo enlace. El enlace C-C (carbono-carbono) es el más habitual. “Del mismo modo que construimos un puzle con piezas separadas, en síntesis formamos una molécula complicada uniendo entidades más pequeñas entre sí mediante enlaces entre átomos”, ejemplifica Albéniz. En estos acoplamientos actúa el catalizador rompiendo enlaces previos y formando el enlace C-C. En el acoplamiento C-H (carbono-hidrógeno), al menos uno de los dos fragmentos procede de un hidrocarburo. Esto permite obtener el compuesto objetivo de forma más directa y en un menor número de pasos desde las materias primas de la industria química. En este punto, el equipo del IU Cinquima ha introducido un complejo específico de paladio que es capaz de romper enlaces C-H y ha estudiado su mecánica para conocer cómo se produce la reacción. “Hemos observado que estos complejos pueden ser muy selectivos y formar un solo producto eficazmente”, resume la catedrática.
Los resultados en el desarrollo de catalizadores para la transformación de hidrocarburos del equipo científico de la Universidad de Valladolid tienen aplicación en el diseño de rutas de síntesis de fármacos y otros compuestos de interés en el ámbito de la industria de química fina.
Una investigadora del Instituto Universitario Cinquima trabaja en el laboratorio del grupo de investigación Catálisis y Polímeros
Catalizadores e industria
Los catalizadores aceleran las reacciones químicas. En los coches transforman los gases tóxicos de la combustión del motor en otros inocuos. En las fábricas químicas sirven para producir fármacos, polímeros y fertilizantes. Son necesarios para conseguir una actividad más sostenible.
Bibliografía
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Pinilla, C., Salamanca, V., Lledós, A., & Albéniz, A. C. (2022). Palladium-Catalyzed Ortho C–H Arylation of Unprotected Anilines: Chemo- and Regioselectivity Enabled by the Cooperating Ligand [2,2′-Bipyridin]-6(1H)-one. ACS Catalysis, 12(23), 14527-14532. url: https://uvadoc.uva.es/handle/10324/57051 doi: https://doi.org/10.1021/acscatal.2c05206
