Catálisis más eficaz para productos más sostenibles

Un equipo de investigación de Chemnitz y Berlín presenta un nuevo concepto de catalizadores más reactivos basados en el cobre

25.10.2021 - Alemania

Los catalizadores se utilizan siempre que se producen reacciones químicas. Por ejemplo, en los organismos durante la respiración, en la industria química durante la fabricación de productos o en la corriente de gases de escape del motor de combustión. Independientemente del lugar de acción, el mismo principio se aplica en todas partes: los catalizadores aceleran las reacciones o las hacen posibles en primer lugar. Por ello, la optimización de los catalizadores es una vía importante para, por ejemplo, lograr una mayor eficiencia de los recursos y una economía más "verde".

Un equipo de investigación del Cluster de Excelencia "Unifying Systems in Catalysis" (UniSysCat) de la Technische Universität Berlin y de la Cátedra de Química Orgánica de la Technische Universität Chemnitz, dirigido por el Prof. Dr. Johannes Teichert, ha conseguido presentar un novedoso concepto para desarrollar catalizadores. "Mientras que hasta ahora se ha intentado hacer que los catalizadores con una posición reactiva en la molécula sean cada vez más reactivos, nosotros hemos proporcionado un catalizador supuestamente no reactivo con una segunda unidad catalizadora, químicamente completamente diferente, en la vecindad directa", describe Johannes Teichert su novedoso enfoque. El resultado es el llamado "catalizador bifuncional". De este modo, la reactividad del catalizador, supuestamente débil, puede modificarse de tal manera que también se pueden convertir compuestos que antes no eran reactivos.

Esto se aplica, por ejemplo, a los catalizadores de cobre de uso frecuente y conocido que se utilizan, entre otras cosas, en la producción de sustancias activas. Hasta ahora, no ha sido posible convertir los ésteres con estos catalizadores. Como grupo de sustancias, los ésteres son bloques de construcción esenciales para casi todos los productos químicos, por ejemplo, para fragancias y perfumes y, sobre todo, en forma de poliésteres como plásticos para botellas de bebidas de PET. "Nuestro catalizador bifuncional garantiza que los catalizadores de cobre reaccionen por primera vez con ésteres", afirma Teichert.

Esto permite hacer que incluso los catalizadores supuestamente no reactivos sean significativamente más reactivos y así adaptarlos a las reacciones químicas. El grupo de investigación de Johannes Teichert está así un paso más cerca de conseguir que las reacciones químicas se produzcan idealmente sin residuos y con hidrógeno. Para explicar el significado con un ejemplo cotidiano: Gracias a los hallazgos de Teichert y su equipo, la producción de productos químicos es mejor y más limpia, como cuando después de lavar los platos se deja el agua limpia. Además, el enfoque es especialmente eficaz porque se utilizan todos los átomos: los químicos hablan de la llamada "economía de átomos". O -para seguir con la metáfora-: No sólo la vajilla y el agua de aclarado están limpios, sino que sólo se ha utilizado la cantidad exacta de agua necesaria para el aclarado.

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Publicación original

A Bifunctional Copper Catalyst Enables Ester Reduction with H2: Expanding the Reactivity Space of Nucleophilic Copper Hydrides. Birte M. Zimmermann, Trung Tran Ngoc, Dimitrios-Ioannis Tzaras, Trinadh Kaicharla, and Johannes F. Teichert. Journal of the American Chemical Society 2021 143 (40), 16865-16873.

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