Química ecológica: de petróleo a ibuprofeno

El proceso de obtención de estos productos que proponen los expertos onubenses cuenta con múltiples ventajas. Por un lado, obtiene productos de moléculas muy abundantes y baratas, como son los hidrocarburos. Además, no genera subproductos contaminantes y permite reutilizar los catalizadores, es decir, los complejos metálicos que aceleran la reacción química, porque se basan en compuestos limpios. Esta metodología, única, según asegura la experta, hace que el proyecto haya sido calificado de excelencia por la Consejería de Innovación, Ciencia y Empresa de la Junta de Andalucía.

“Los hidrocarburos alifáticos y aromáticos son sustratos muy abundantes originados en la industria petroquímica. Su disponibilidad y bajo coste les hacen excelentes candidatos para su uso como materiales de partida en reacciones que permitan su conversión en otras moléculas más complejas con un alto valor añadido”, explica Díaz Requejo.

Los expertos están desarrollando catalizadores que induzcan estas transformaciones mediante procesos que transcurran a temperatura ambiente, que no generen subproductos indeseados y que lleven a la obtención de productos de interés para el sector de la química fina. “Utilizamos derivados del cobre, la plata y el oro, para acelerar la reacción de transformación de un reactivo a un producto, es decir, como catalizadores”, explica la joven investigadora. Tras producirse esta reacción se obtienen moléculas de alto valor añadido. Por ejemplo, del benceno, los investigadores adquieren sustancias con propiedades antiinflamatorias como el ibuprofeno y el naxopreno. Los expertos también han obtenido derivados del ciclopropanos con propiedades insecticidas, además de polímeros con propiedades adhesivas o un componente básico del nylon. Productos muy diversos con una base común: los hidrocarburos.

Estos materiales ratifican la eficacia del proceso que resulta respetuoso con el medio ambiente, ya que toda la reacción va dirigida en el sentido que los investigadores inducen, sin subproductos que no guarden relación con el resultado deseado. La ecología también se aplica al catalizador, ya que éstos se reciclan. “Heterogeneizamos la sustancia que acelera la reacción, es decir, cada unidad de sustancia catalizadora puede transformar muchos reactivos en productos”, explica esta joven química y añade que es posible trabajar con disolventes no convencionales como los fluidos supercríticos, es decir, gases que tras aplicarles una temperatura y una presión determinada, se convierten en líquido, resultando ser un disolvente limpio.

El proyecto requiere la preparación de los complejos de metales del grupo 11 (oro, plata y cobre), así como estudios mecanísticos de las reacciones y anclaje de los complejos en soportes inorgánicos. Asimismo, es necesaria la preparación de reacciones catalíticas basadas en compuestos orgánicos y estudios cinéticos de los sistemas para la comprensión del mecanismo de reacción. Esto implica un equipo de expertos con conocimientos transversales en química orgánica e inorgánica, así como química física. No obstante, el grupo posee una trayectoria de diez años dedicada al desarrollo de catalizadores de los metales del grupo 11 de la tabla periódica. De hecho, ya existen dos patentes de los participantes de este proyecto relacionados con catalizadores de plata y oro sintetizados en el laboratorio de la Universidad de Huelva. Además el grupo mantiene contactos con la empresa Repsol YPF con la que ya han colaborado en el desarrollo de polímeros con propiedades adhesivas para materiales como el caucho o los plásticos. El objetivo es dotar de más resistencia a estos elementos frente a las altas temperaturas.

Sistemas catalíticos

Durante las últimas décadas se ha descrito un gran número de trabajos dedicados al área de la activación de enlaces carbono-hidrógeno. Sin embargo, éstos no se han vistos recompensados con sistemas catalíticos eficientes.

Esto se debe, en primer lugar, a que la energía de este tipo de enlaces es bastante alta, es decir, sus enlaces son muy sólidos. No en balde, el nombre de parafina procede de las voces latinas 'parum affinis', que significa “con ninguna o muy poca afinidad”.

En segundo término, la mayoría de los esfuerzos de los investigadores han estado dirigidos hacia la que se denomina “activación clásica” de enlaces carbono-hidrógeno. Esta activación se puede describir como una inserción (formal) del centro metálico en el enlace carbono—hidrógeno, lo que supone en sí la definición de un compuesto organometálico. Precisamente a superar estos obstáculos se dirige el proyecto de los investigadores onubenses, afanados en encontrar nuevos procedimientos de activación C-H “no clásica”, y obtener productos con alto valor añadido.