Un catalizador de hierro podría abaratar y hacer más ecológicas importantes reacciones químicas
Un catalizador es un ingrediente clave para muchas reacciones químicas. Facilita que una molécula se transforme en otra, sin que ella misma se transforme, lo que significa que puede utilizarse varias veces. Sin embargo, muchos catalizadores están hechos de metales preciosos, lo que los hace caros y potencialmente dañinos para el medio ambiente. Ahora, los investigadores han diseñado un catalizador fabricado con un metal mucho más abundante -el hierro- para facilitar una importante reacción química: la reacción de metátesis de las olefinas. Su trabajo se ha publicado recientemente en Nature Catalysis.
Al utilizar el nuevo catalizador de hierro, los investigadores crearon un polímero de unidades químicas más pequeñas conectadas con dobles enlaces carbono-carbono.
OIST
"La reacción de metátesis de las olefinas es una de las reacciones catalíticas de mayor aplicación para la formación de dobles enlaces carbono-carbono", explicó Satoshi Takebayashi, investigador de la Universidad de Postgrado del Instituto de Ciencia y Tecnología de Okinawa (OIST) que participó en el trabajo. "Los dobles enlaces carbono-carbono son un enlace importante que se encuentra en muchos productos químicos".
Las olefinas son una clase de compuestos con dobles enlaces carbono-carbono. La reacción de metátesis de las olefinas produce nuevos dobles enlaces carbono-carbono intercambiando los átomos de carbono en las olefinas. El catalizador facilita este intercambio rompiendo los dobles enlaces originales y haciendo que se formen otros nuevos.
En la actualidad, uno de los catalizadores más populares para esta reacción está fabricado con el metal precioso rutenio. El objetivo de este estudio era facilitar la reacción utilizando un catalizador fabricado con un metal mucho más abundante, el hierro, con lo que todo el proceso sería más barato y respetuoso con el medio ambiente. Se trata de un objetivo largamente perseguido por la comunidad científica, ya que el rutenio y el hierro pertenecen al mismo grupo en la tabla periódica y, por tanto, se espera que tengan propiedades similares.
Para este estudio, los investigadores diseñaron un nuevo complejo de hierro y demostraron que podía utilizarse como catalizador en la reacción de metátesis de olefinas. Demostraron que funcionaba creando un polímero, una molécula de cadena larga formada por unidades químicas más pequeñas.
A pesar del éxito de esta investigación, Takebayashi destacó que los catalizadores de última generación basados en el rutenio siguen siendo mucho más aplicables que los de nueva creación basados en el hierro. El catalizador de hierro es inestable y menos activo cuando se expone al aire y la humedad. Estas limitaciones deben solucionarse antes de que el catalizador de hierro pueda sustituir al de rutenio.
"Este estudio puede ser útil para otros investigadores en este campo", concluye Takebayashi. "Espero que se puedan seguir desarrollando catalizadores basados en el hierro utilizando estos conocimientos".
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