Química sin rodeos: Los investigadores introducen un proceso de dos pasos para producir sustancias químicas que contienen fósforo
Esta prometedora innovación no sólo contribuye a la protección del medio ambiente, sino que también ahorra mucho tiempo y dinero.
El profesor Jan J. Weigand y su equipo de la Universidad Tecnológica TUD de Dresde han logrado un avance revolucionario en la producción de sustancias químicas que contienen fósforo. En una reciente publicación en la renombrada revista científica "Nature Synthesis", presentan un innovador método de síntesis que requiere sólo dos pasos de proceso para la producción, antes compleja, de fosfatos funcionalizados. Esta prometedora innovación no sólo contribuye a la protección del medio ambiente, sino que también ahorra mucho tiempo y costes. Además, ofrece a la industria la oportunidad de depender menos de terceros países. El equipo de investigadores ya ha solicitado dos patentes para este nuevo proceso.
Ejemplo de una biomolécula compleja del grupo de los nucleótidos funcionalizados, conseguida mediante el método desarrollado por el Grupo de Investigación Weigand utilizando ácido fosfórico convencional.
Weigand Group
El fósforo y sus compuestos son componentes esenciales de la vida e indispensables en nuestro día a día. En el cuerpo humano, este elemento desempeña un papel crucial en la transferencia de energía y en numerosas funciones celulares. Los compuestos de fósforo se utilizan en fertilizantes, detergentes, medicamentos y muchos otros productos. Además, el fósforo es un ingrediente esencial en retardantes de llama, electrolitos de baterías y catalizadores. En la Tierra, el fósforo existe exclusivamente en forma de fosfatos. La producción de productos químicos que contienen fósforo suele implicar un proceso complejo y de alto consumo energético que consta de varias etapas. Inicialmente, se produce fósforo blanco (P4), altamente tóxico, a través de una vía redox y, a continuación, se transforma en tricloruro de fósforo (PCl3) y otros productos intermedios problemáticos y, en ocasiones, altamente tóxicos. La química del fósforo basada en el P4 está asociada a importantes retos, pero desempeña un papel indispensable en la industria química debido a su gran importancia.
En la reciente publicación en la revista "Nature Synthesis", Jan J. Weigand, catedrático de Química Molecular Inorgánica de la Universidad Técnica de Dresde, junto con su equipo, presenta un método notablemente sencillo para la producción de sustancias químicas que contienen fósforo. Este proceso convierte directamente fuentes primarias y secundarias de fosfato en productos químicos que contienen fósforo en sólo dos pasos, sin utilizar intermediarios peligrosos como el fósforo blanco (P4). Jan J. Weigand explica: "La publicación del nuevo proceso es un verdadero hito en mi carrera científica y el resultado de más de 15 años de trabajo de investigación. Hemos desarrollado un modelo para una química del fósforo mucho más sostenible. Nuestro proceso es extremadamente relevante para aplicaciones industriales debido a su simplicidad en términos de recursos, costes y tiempo. Ya hemos presentado dos patentes, una de las cuales ya ha sido divulgada. Nuestra nueva vía de síntesis permite una mayor independencia de terceros países, puesto que Europa ya no posee una instalación de producción de P4, que sigue siendo un intermediario indispensable en la química industrial del fósforo. Actualmente, Europa depende de la producción de países como Vietnam y China. Nuestro proceso puede garantizar la resiliencia en la producción de productos químicos que contienen fósforo en el futuro", explica Jan J. Weigand, destacando el carácter innovador del proceso.
El primer autor, Tobias Schneider, describe el procedimiento del nuevo método: "Hemos producido con éxito un reactivo de fosforilación versátil ((Piridina)2PO2[OTf]) mediante una reacción química sencilla en la que dos átomos de oxígeno de los fosfatos se sustituyen por un ligando lábil como la piridina. Este reactivo permite una aproximación neutra desde el punto de vista redox a una variedad de importantes sustancias químicas que contienen fósforo con diversas aplicaciones al reaccionar fácilmente con diversos nucleófilos como aminas, alcoholes o pseudohaluros. El proceso permite una cadena de valor más directa y eficiente energéticamente al utilizar materias primas rentables como el ácido fosfórico u otras fuentes de fosfato, evitando así el uso de fósforo blanco como intermediario".
El equipo del profesor Weigand trabaja actualmente en la ampliación de la gama de productos químicos que contienen fósforo producibles con el novedoso método y en el reciclado de los productos químicos necesarios para el proceso mediante métodos electroquímicos para desarrollar un proceso circular eficiente. Este enfoque permite una mayor conservación de los recursos y un ahorro de costes.
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