Novedoso proceso de síntesis para un uso sostenible de moléculas pequeñas
Los metales tóxicos y caros se vuelven superfluos
El principio de reacción no requiere metales caros y tóxicos. Además, permite la producción y posterior transformación de un reactivo químico que hasta ahora sólo se conocía como especie inestable y fugaz.
Los compuestos se manipulan en una caja de guantes para protegerlos del aire y la humedad.
RUB, Marquard
Investigadores de la Universidad del Ruhr de Bochum (Alemania) han descubierto una nueva vía sintética con la que pueden producir un compuesto orgánico específico a partir de la molécula simple monóxido de carbono (CO), concretamente cetenos aniónicos. Hasta ahora sólo se conocían como productos intermedios reactivos, por lo que no podían utilizarse como reactivos definidos. Los investigadores de Bochum produjeron cetenos aniónicos tan estables que podían aislarse. A diferencia de los métodos anteriores, que pueden producir compuestos de mayor valor a partir de moléculas sencillas, este enfoque no requiere metales caros o tóxicos.
Mike Jörges, Felix Krischer y la profesora Viktoria Däschlein-Gessner, del clúster de excelencia Ruhr Explores Solvation (RESOLV), publicaron sus hallazgos en la revista Science del 22 de diciembre de 2022.
"Las moléculas pequeñas como el hidrógeno, el dióxido de carbono o el monóxido de carbono a menudo se producen como subproductos de procesos técnicos a gran escala o son fácilmente accesibles a partir de materias primas renovables", explica Däschlein-Gessner. "Como son fáciles de conseguir, resultan interesantes como componentes básicos de síntesis para obtener materias primas esenciales o productos químicos finos, como productos agroquímicos o farmacéuticos. Es una vía prometedora para el desarrollo de procesos de síntesis sostenibles."
Conversión sin metales de transición
Para activar moléculas pequeñas y convertirlas en compuestos más complejos, suele ser necesario utilizar ciertos metales que se conocen como metales de transición por su posición en los subgrupos de la tabla periódica. A menudo se trata de metales preciosos, menos abundantes y a veces tóxicos. Hasta la fecha, sólo unos pocos compuestos de los elementos del grupo principal ampliamente disponibles han sido capaces de activar moléculas pequeñas. Esto también es aplicable al monóxido de carbono. Además, las reacciones con CO como bloque de construcción han sido menos selectivas: además de los compuestos deseados de alto valor, a menudo se forman subproductos no deseados.
Los investigadores de la Cátedra de Química Inorgánica II de la Universidad del Ruhr de Bochum han utilizado compuestos simples de fósforo, los llamados ylides, en combinación con bases sódicas o potásicas para abordar este reto. Al hacer realidad un modo de reacción de estos compuestos de carbono similar al de los metales de transición, hasta ahora desconocido, permitieron la incorporación eficaz de CO a moléculas más grandes con un alto grado de selectividad.
Como un juego de modelos moleculares
"Las selectividades de estas transformaciones son impresionantes, especialmente en comparación con otros métodos de síntesis", señala Viktoria Däschlein-Gessner. "Esto se debe a la estabilidad de los aniones, resultado de su estructura electrónica única. Se pueden convertir específicamente con otras moléculas como en un kit de modelos moleculares, lo que significa que se pueden construir rápidamente estructuras diferentes y complejas."
En el siguiente paso, el grupo de Bochum pretende explorar el principio de reacción y el potencial de los cetenos aniónicos en otras direcciones de investigación. "El modo de reacción de los compuestos de fósforo es pionero para el desarrollo de nuevos procesos de utilización de materiales de construcción sostenibles como el CO", subraya Däschlein-Gessner. "También estamos seguros de que los cetenos aniónicos tienen un potencial aún mayor para la química sintética que el que hemos demostrado hasta la fecha".
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