En la industria, Los hidrocarburos gaseosos como el etano y el metano se transforman con frecuencia en moléculas que pueden actuar como bloques de construcción para productos farmacéuticos y agroquímicos. Típicamente, estos procesos tienen lugar a altas temperaturas y presiones, y también puede producir grandes cantidades de contaminantes. Investigadores de la Universidad Tecnológica de Eindhoven (TU / e) han desarrollado un nuevo método para la conversión inmediata de gases, hidrocarburos de bajo peso a moléculas más complejas a temperatura ambiente y bajas presiones iluminando las moléculas con luz en presencia de un catalizador adecuado. Notablemente, este nuevo proceso es más rápido y genera poco o ningún desperdicio de material. Este trabajo ha sido publicado hoy en la revista Ciencias .

En la sociedad moderna, alcanos gaseosos como el propano, El isobutano y el metano se queman regularmente para obtener energía. Estas moléculas relativamente baratas y abundantes también se pueden utilizar para producir moléculas complejas para medicamentos o productos químicos en la agricultura.

Los procesos actuales a gran escala que activan estas moléculas para reacciones químicas posteriores tienen lugar a altas temperaturas y presiones, que son condiciones de reacción duras que pueden ser difíciles y costosas de mantener, al mismo tiempo que conduce a una generación sustancial de residuos. También, para el caso específico del metano, las altas temperaturas necesarias para la activación anulan el uso de cualquier producto resultante en medicamentos, ya que las moléculas orgánicas simplemente se desintegran.

Un equipo de investigación dirigido por Timothy Noël de TU / e, en colaboración con investigadores de la ShanghaiTech University (China), Universidad de Pavía (Italia), y Vapourtec Ltd. (Reino Unido), han ideado un nuevo proceso para la activación de alcanos utilizando luz a temperatura ambiente y menor presión.

Avance significativo

"Este es un avance significativo para convertir alcanos en bloques de construcción útiles para medicamentos y materiales para otras industrias, "dice Noël." Nuestro enfoque permite el uso inmediato de alcanos para moléculas más complejas sin muchos subproductos no deseados, al mismo tiempo que se reduce la contaminación y se simplifica el proceso de activación ".

Para realizar este nuevo proceso, los investigadores tuvieron que lidiar con dos problemas principales. Primero, necesitaban un método que pudiera romper o romper fácilmente los enlaces C-H con una energía de disociación del enlace (BDE) entre 96,5 y 105 kcal mol ^-1 . Los enlaces C-H en el metano son los más difíciles de romper. Segundo, el manejo de alcanos gaseosos requiere tecnologías hechas a medida que puedan poner los alcanos en estrecho contacto con un catalizador en un ambiente de reacción cuidadosamente monitoreado. Los investigadores resolvieron ambos problemas excitando los alcanos con luz ultravioleta (aproximadamente 365 nm) en presencia de un catalizador adecuado a temperatura ambiente.

"El catalizador utilizado es el decatungstato. Cuando se ilumina, el catalizador se vuelve altamente energético y luego tiene suficiente energía para dividir los enlaces C-H. Descubrimos que esto funciona para el metano, etano, propano, e isobutano, "dice Noël. Agrega:" Nuestro nuevo enfoque es más rápido que los enfoques tradicionales, y estamos emocionados de ver cómo se desarrolla. En este estudio se han empleado microrreactores dado que facilitan un mayor control sobre las condiciones de reacción, mejor confinamiento de las materias primas gaseosas, y una iluminación más fácil del catalizador. En el futuro, consideraremos reactores que puedan permitir mayores capacidades de producción ".

Este nuevo método allana el camino para la producción más barata de algunos medicamentos dado que el costo de activación de los gases para su producción sería menor.