El dióxido de carbono es un gas de materia prima útil para la síntesis de materiales funcionales complejos. Crédito:Supparsorn Wantarnagon / 123rf
Investigadores de la Agencia de Ciencias de Singapur, Tecnología e Investigación (A * STAR) han aprovechado el poder del dióxido de carbono para crear dos moléculas simétricas en forma de estrella en un solo paso. Estas moléculas podrían usarse para construir complejos, materiales poliméricos funcionales útiles para el cuidado personal, recubrimientos y administración de fármacos.
El dióxido de carbono es una materia prima barata y accesible que lo convierte en una fuente atractiva de moléculas potencialmente útiles. "Pero transformar el dióxido de carbono no suele ser fácil, "explica el investigador principal Luo He-Kuan del Instituto de Investigación e Ingeniería de Materiales de A * STAR.
Su equipo ha desarrollado una ruta simple para usar dióxido de carbono para hacer compuestos funcionales de múltiples carbonatos que se pueden usar como bloques de construcción para materiales más complicados. Crearon anillos de benceno simétricos con tres o seis brazos idénticos que comprenden grupos carbonato terminados por triples enlaces carbono-carbono, o 'alquinos'. "Podemos integrar el dióxido de carbono en la molécula sin necesidad de altas temperaturas o alta presión, "dice Luo.
Las moléculas en forma de estrella se hicieron en un solo paso. El equipo introdujo dióxido de carbono del hielo seco en un alcohol con un grupo terminal alquino y anillos de benceno decorados con tres o seis grupos bromuro de alquilo. "Al principio, sin embargo, solo algunas de las ramas reaccionaron por lo que no pudimos obtener el compuesto deseado, "Luo explica.
Las moléculas en forma de estrella se hicieron en un solo paso. Crédito:Instituto A * STAR de Investigación e Ingeniería de Materiales
El equipo afinó el proceso y descubrió que las reacciones funcionaban de manera más eficiente a temperatura ambiente; con el dióxido de carbono a presión atmosférica; y con la adición de un promotor, bromuro de tetrabutilamonio, y la base, Carbonato de potasio. "Lo intentamos muchas veces y, después de unos meses, finalmente conseguimos que [los grupos bromuro de] las seis ramas reaccionaran [con el alcohol], " él dice.
La adición del promotor a la mezcla duplicó el producto producido. "Es probable que el catión tetrabutilamonio mejore la tasa de incorporación de dióxido de carbono al estabilizar el anión carbonato, "dice Luo.
El tiempo de reacción también es vital. "Necesitábamos ser pacientes y dejar que la reacción se completara para asegurarnos de que todas las ramas reaccionaran". La síntesis de la molécula en forma de estrella de tres y seis brazos tomó dos y cuatro días respectivamente.
En teoría, los alquinos en el extremo de cada brazo de estas moléculas deberían poder reaccionar con una gran cantidad de moléculas diferentes para producir una variedad de materiales complejos o funcionales. "Actualmente estamos tratando de usar los seis brazos, molécula ramificada para construir moléculas en forma de estrella más funcionales, que puede encontrar aplicaciones en el cuidado personal, recubrimientos y administración de fármacos, "dice Luo.
