Investigadores de la Universidad Estatal de Carolina del Norte han desarrollado una técnica más rápida y menos costosa para producir aminas impedidas, una clase de sustancias químicas que se utilizan como componentes básicos en productos que van desde productos farmacéuticos y agroquímicos hasta detergentes y diodos orgánicos emisores de luz. El éxito de la nueva técnica es posible gracias a dos cosas. En primer lugar, mediante el uso de un reactor de flujo continuo que permite el flujo continuo de gases y líquidos en un formato de flujo segmentado, los investigadores pudieron hacer que la cinética de la reacción fuera mucho más eficiente. En segundo lugar, la nueva técnica utiliza un cocatalizador, el ácido benzoico fluorado, que reduce la cantidad de energía necesaria para realizar algunas de las reacciones necesarias en el proceso. Crédito:Milad Abolhasani, Universidad Estatal de Carolina del Norte
Investigadores de la Universidad Estatal de Carolina del Norte han desarrollado una técnica más rápida y menos costosa para producir aminas impedidas, una clase de productos químicos que se utilizan como componentes básicos en productos que van desde productos farmacéuticos y agroquímicos hasta detergentes y diodos orgánicos emisores de luz.
"Las aminas impedidas se utilizan en una gran variedad de productos, pero todas las técnicas existentes para producir estas aminas son complicadas y costosas", dice Milad Abolhasani, autor correspondiente de un artículo sobre la nueva técnica y profesor asociado de ingeniería química y biomolecular. en el estado de Carolina del Norte. "Nos propusimos desarrollar un mejor método para sintetizar estas aminas impedidas y tuvimos éxito".
Una de las técnicas menos costosas para producir aminas impedidas es la hidroaminometilación o HAM. Sin embargo, la industria química ha evitado en gran medida el uso de HAM, porque hay muchas formas en que las cosas pueden salir mal, dejando a los productores con productos químicos indeseables en lugar de las aminas funcionalizadas que intentaban producir. Los investigadores han mejorado el proceso HAM a lo largo de los años. Pero todas las técnicas para evitar subproductos indeseables han significado extender el marco de tiempo del proceso HAM, de modo que lleva horas realizar todas las reacciones necesarias. Hasta ahora.
"Hemos desarrollado una técnica HAM que utiliza tecnologías de reactores de flujo continuo para producir aminas impedidas con mayor eficiencia", dice Abolhasani. "Nuestro proceso HAM tarda menos de 30 minutos en la mayoría de los casos. Los únicos productos son aminas impedidas y agua. Y podemos reciclar el catalizador principal, rodio/N-xantfos, lo que reduce aún más los costos".
El éxito de la nueva técnica es posible gracias a dos cosas. En primer lugar, mediante el uso de un reactor de flujo continuo que permite el flujo continuo de gases y líquidos en un formato de flujo segmentado, los investigadores pudieron hacer que la cinética de la reacción fuera mucho más eficiente. En segundo lugar, la nueva técnica utiliza un cocatalizador, el ácido benzoico fluorado, que reduce la cantidad de energía necesaria para realizar algunas de las reacciones necesarias en el proceso HAM.
En última instancia, esta técnica reduce el costo de producción de aminas impedidas utilizando materia prima económica, lo que permite a los usuarios producirlas más rápidamente y sin subproductos tóxicos.
"Al diseñar un sistema de catalizador cooperativo, hemos demostrado que la velocidad de las reacciones HAM en nuestro sistema puede ser 70 veces mayor que los procesos de última generación existentes", dice Malek Ibrahim, primer autor del artículo y ex investigador postdoctoral en NC State. "Este proceso también es un buen ejemplo de cómo las plataformas de química de flujo pueden mejorar la frecuencia de rotación del catalizador, que es cada vez más importante a medida que aumenta el precio de los catalizadores de rodio".
La nueva técnica es especialmente atractiva para las operaciones de fabricación descentralizadas, ya que el tamaño reducido del equipo necesario y su escalabilidad permiten a los usuarios producir aminas impedidas de forma eficiente in situ y bajo demanda.
"Además, la misma técnica también se puede usar para producir enaminas, que son otros componentes químicos básicos, bajo demanda, simplemente ajustando los solventes que usamos en el reactor de flujo", dice Ibrahim. "Puede alternar literalmente entre la producción de aminas y enaminas sin tener que detener el proceso de producción, ya que lo único que cambia es la mezcla de disolventes".
Los investigadores han presentado una patente provisional sobre la nueva técnica y ahora están buscando socios industriales para generalizar el uso de la técnica.
El artículo, "Catalizador cooperativo reciclable para hidroaminometilación acelerada de aminas impedidas en un reactor de flujo segmentado continuo", se publicará el 4 de mayo en la revista Nature Communications . La investigación podría permitir la síntesis en línea de ensamblaje de fármacos predominantes que contienen aminas
