En 1877, Charles Friedel y James Craft descubrieron una reacción química para producir rápidamente materias primas para plásticos, productos químicos finos y detergentes. Más de 100 años después, en 1994, el estadounidense George Olah ganó el Premio Nobel de Química por comprender el mecanismo detrás de esta importante reacción. Así es también como se ha descrito en los libros de texto de Química durante casi 30 años. Sin embargo, recientemente, algunos químicos afirmaron que el mecanismo de reacción ganador del Premio Nobel no siempre se aplica. Ahora, Los químicos de la Universidad de Utrecht refutan esta afirmación. Lograron detectar los dos intermediarios de reacción más importantes del mecanismo de reacción de Olah en la situación en debate. Olah, que falleció en marzo, ahora ha recibido confirmación póstuma.

Los resultados del estudio se publicaron en línea en Catálisis de la naturaleza el 20 de noviembre.

Los intermediarios de reacción de este proceso se conocen como el complejo de Wheland y el complejo pi. Estos fragmentos moleculares tienen una vida corta, ya que se convierten rápidamente en el siguiente intermedio de reacción en el proceso o en el producto final. Para comprender este proceso, o más importante, para controlarlo, es esencial saber si la reacción progresa a través de estos intermedios de reacción.

Ruta verde al poliestireno

Los intermedios de reacción se probaron en un estudio de una ruta "verde" para producir el poliestireno plástico de uso común. "Aunque no era el objetivo principal de nuestra investigación, todavía fue increíble que pudiéramos confirmar la propuesta de Olah para el mecanismo de reacción, "dice el primer autor Abhishek Dutta Chowdhury." Pero los otros resultados fueron interesantes, así como. Si queremos utilizar menos material fósil en bruto, entonces es esencial que podamos entender cómo ocurren estos tipos de importantes procesos industriales a nivel molecular ".

Estireno la base del poliestireno, se produce a escala industrial utilizando la reacción Friedel-Craft de benceno y etileno derivado del petróleo crudo. La ruta verde utiliza biomasa y bioetanol en su lugar, pero la reacción es la misma. Un elemento crucial de este proceso es el desarrollo de un catalizador óptimo que pueda garantizar que la reacción se lleve a cabo rápidamente. eficazmente y a la temperatura y presión ideales. En este caso, el catalizador es un material extremadamente poroso llamado zeolita.

Caracterización avanzada

Para comprender cómo se pueden optimizar el proceso de reacción y el catalizador, los investigadores siguieron la reacción utilizando técnicas de caracterización avanzadas. Con espectroscopía operando, pudieron observar la reacción en los poros de la zeolita en tiempo real. Métodos avanzados de RMN de estado sólido multidimensional, inicialmente desarrollado para aplicaciones a biomoléculas, permitió a los investigadores caracterizar la estructura molecular de los productos e intermedios formados, así como su movilidad e interacción con el material catalizador.

Los resultados de su estudio no dejaron ninguna duda:la reacción ocurrió exactamente como George Olah propuso en el diagrama a continuación. "Eso hace que nuestro estudio sea un excelente ejemplo de cómo la investigación científica socialmente relevante puede contribuir a nuestro conocimiento fundamental de esa misma ciencia, "dice el profesor Bert Weckhuysen de la Universidad de Utrecht, quien dirigió el proyecto de investigación junto con su compañero el profesor Marc Baldus.