Los investigadores de la Universidad de Nagoya adoptan un enfoque no intuitivo de la catálisis de metales para la conversión selectiva de biomasa en productos químicos de alto valor en condiciones suaves.

El futuro incierto de las materias primas petroleras y la presión ambiental están obligando a la industria química a adaptarse y encontrar nuevas fuentes renovables para sostener sus actividades. Biomasa de fuentes que incluyen madera, residuos agrícolas, e incluso basura humana, representa una materia prima renovable ampliamente disponible que aún no se ha aprovechado por completo. El problema es que la mayor parte de la biomasa es un lío de diferentes productos químicos, que son difíciles de separar y utilizar en productos de alto valor como plásticos y farmacéuticos.

Los ácidos carboxílicos son uno de los grupos químicos más comunes en la biomasa, y sus reacciones químicas son particularmente difíciles de controlar en estas mezclas. La "hidrogenación catalítica" utilizada actualmente con catalizadores metálicos puede transformar los ácidos en grupos de alcohol más útiles, pero también aumenta la complejidad de la biomasa debido a otras reacciones secundarias y la descomposición del catalizador.

Reconociendo la necesidad de transformaciones más selectivas de los grupos de ácido carboxílico, un equipo de la Universidad de Nagoya exploró un enfoque químico diferente para la catálisis de la biomasa.

"Tradicionalmente, Los complejos de metales de transición de baja valencia se utilizan para la hidrogenación de ácidos carboxílicos. Pero encontramos una mejor selectividad en condiciones más suaves utilizando un complejo de alta valencia, que también atacó los enlaces carbono-hidrógeno próximos al ácido carboxílico, "dice el autor principal Masayuki Naruto.

La hidrogenación es esencialmente una reducción, durante el cual el metal cataliza la transferencia de electrones al ácido carboxílico. Los metales de baja valencia son ricos en electrones, lo que los convierte en la opción obvia para la hidrogenación de ácidos carboxílicos. Sin embargo, El equipo demostró que los metales de alta valencia también podrían reaccionar con los ácidos carboxílicos por una vía diferente, que ofrecía un control mucho mejor sobre la reactividad.

"La idea de que los metales de transición de alta valencia son efectivos para este tipo de reacción podría ir en contra de la sabiduría tradicional, pero hemos demostrado el potencial de este enfoque para fabricar productos químicos de alto valor a partir de biomasa, "dice el líder del grupo Susumu Saito." Aunque, el catalizador de renio metálico que usamos aquí es bastante caro, ahora estamos buscando reciclar el catalizador y los catalizadores alternativos de tungsteno y molibdeno, lo que debería hacer de este un enfoque verdaderamente económicamente viable para obtener productos útiles a partir de la biomasa en el futuro ".