Diario de Valladolid

Espías del candidato perfecto

La UVA desvela posibles complicaciones en los catalizadores de oro / Estudia cómo se produce la transferencia de un resto orgánico, el arilo fluorado, entre dos átomos de este metal precioso / Busca mejorar procesos industriales farmacéuticos

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Publicado por
Estibaliz Lera

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Avanza con una meta clara: mejorar los procesos industriales farmacéuticos o de química fina. Su compañero de viaje: el oro. Un equipo de la Universidad de Valladolid (UVA) ha publicado un trabajo en la revista Chemical Communications en el que ha sido capaz de estudiar cómo se produce una reorganización de un resto orgánico, un arilo fluorado, es decir, un derivado de benceno con átomos de flúor en su estructura, que pasa de un oro a otro a través de un intermedio donde este arilo está unido a los dos oros a la vez, y actúa como puente entre dos centros metálicos. Y lo ha hecho gracias a las herramientas habituales que utilizan en el desarrollo de las líneas de investigación del Instituto Universitario Centro de Innovación en Química y Materiales Avanzados (CINQUIMA). 

En este sentido, la investigadora Camino Bartolomé expone que la resonancia magnética nuclear permite espiar el comportamiento de las moléculas en disolución y ver cómo se van transformando. Y para ello, agrega, es muy importante tener un sensor que facilita el seguimiento del comportamiento molecular. 

«Nuestro sensor son los núcleos de flúor. Por eso en la mayoría de los estudios mecanísticos que llevamos a cabo en el grupo utilizamos anillos fluorados. La información que se obtiene de los experimentos de RMN de 19F permite entender los caminos de reacción que únicamente con experimentos de RMN de 1H serían mucho más difíciles de comprender. Además, la técnica de difracción de rayos X nos ha permitido fotografiar los productos de esta reorganización en estado sólido, en concreto en su forma cristalina».

Han combinado los experimentos de resonancia magnética nuclear y difracción de rayos X con cálculos teóricos para poder entender esta reorganización observada sobre el oro.

Bartolomé hace hincapié en la importancia de los cálculos teóricos en esta investigación. «La modelización computacional a nivel molecular se ha desarrollado en las dos últimas décadas como una herramienta que abarca desde la bioquímica hasta los nuevos materiales. En particular, permite obtener información no accesible a nivel experimental, por ejemplo, la relacionada con especies no observables como intermedios altos en energía o los llamados estados de transición a través de los cuales se producen las reacciones químicas», señala. 

Esta técnica ofrece la posibilidad en muchas ocasiones tanto de predecir con gran precisión resultados experimentales como de entender dichas observaciones. De hecho, en la actualidad los departamentos de I+D+i en la industria farmacéutica cuentan con especialistas en química teórica y modelización computacional orientada a diseñar fármacos.

Uno de los principales retos de la sociedad actual es conseguir una actividad humana sostenible para poder afrontar el futuro en mejores condiciones. Los mensajes en esta línea son numerosísimos y es cierto, dice, que todos debemos aportar nuestro esfuerzo en la medida de lo posible. En especial, la investigadora de la UVA considera que los químicos tienen una gran responsabilidad y está en sus manos trabajar para conseguir una síntesis química que proporcione los compuestos que la sociedad necesita de forma limpia –minimizando los residuos generados– y eficaz –reduciendo el gasto energético–. También, en su opinión, está en sus manos mejorar la mala imagen de la química, a la que se asocian los residuos y la contaminación, haciendo comprender a las personas que, en una gran medida, la solución a estos problemas está en la propia química.

En esta línea, Camino Bartolomé tiene claro que el diseño de un nuevo catalizador eficaz en una reacción química debe conducir a una optimización en economía atómica –utilizar cada átomo de los reactivos para obtener el producto deseado– y debe, dentro de lo posible, evitar el uso de sustancias adicionales o disolventes, que después sean difíciles de reciclar y sean peligrosos para la salud o para el medio ambiente.

Todos los catalizadores metálicos presentan en general los mismos problemas de desactivación con el tiempo. «Los catalizadores de oro son compuestos organometálicos donde el centro metálico está en estados de oxidación I o III, por lo que al tratarse de un metal noble puede reducirse con facilidad a oro metálico, lo que supondría la desactivación del catalizador. Por eso, es fundamental en catálisis homogénea desarrollar estudios fundamentales tanto de mecanismos como de condiciones de reacción para poder comprender cuáles son los factores que pueden influir tanto negativa como positivamente en una determinada transformación orgánica», manifiesta para, a renglón seguido, indicar que cualquier estudio que ofrezca la posibilidad de entender un camino por el que transcurre una transformación química, y especialmente aquellas reacciones que conduzcan a productos con un alto valor añadido, por ejemplo, moléculas con interés farmacológico, permite mejorar a medio o largo plazo la producción a nivel industrial. 

Existe una amplia aplicabilidad industrial de los catalizadores homogéneos, a pesar de que muchos de los catalizadores empleados en la industria son heterogéneos, según comenta la investigadora de la UVA. A pesar de esto, los complejos organometálicos han posibilitado ampliar el abanico de síntesis, en particular en el área de la química farmacéutica y de la química fina.

En su opinión, lo más importante de este trabajo es que han corroborado que la reorganización de moléculas depende en gran medida del disolvente empleado en la reacción, así como de otros detalles que en muchas ocasiones no se dan importancia cuando se llevan a cabo reacciones de acoplamiento C-C catalizadas por metales de transición, por lo que Bartolomé recalca que este estudio es una advertencia sobre las posibles complicaciones en la catálisis en condiciones oxidativas donde se forman complejos de este tipo. 

Por ello, asegura que cualquier aportación en investigación básica que arroje luz sobre cómo se produce una reacción química puede allanar el camino para mejorar la síntesis de un determinado producto a escala industrial.

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