La industria química lleva más de 100 años utilizando una reacción con sustancias químicas explosivas; ahora los científicos de Mülheim han descubierto una alternativa más segura. El grupo Ritter del Instituto Max Planck de Kohlenforschung en Mülheim/Ruhr ha publicado un artículo sobre el arildiazonio en la ciencia titulado "La reducción de nitratos permite una química más segura del arildiazonio". .
Explosiones y envenenamientos. Heridos graves e incluso muertos. En la historia de la industria química se han producido repetidos accidentes, a veces mortales, a menudo causados por productos químicos peligrosos y explosivos necesarios para determinadas reacciones.
Las sales de arildiazonio, que se utilizan desde hace 140 años, son este tipo de sustancias químicas. Son muy reactivos y, por lo tanto, extremadamente útiles para producir otros compuestos (por ejemplo, tintes). Sin embargo, la alta reactividad significa que las sales de arildiazonio aisladas no son muy estables y, por lo tanto, pueden reaccionar de forma involuntaria y, a veces, explosiva.
El 23 de diciembre de 1969 se produjo una explosión especialmente grave con estos productos químicos en la Ciba AG de Basilea. Un edificio quedó destruido y pedazos pesados del reactor volaron por el aire. Tres trabajadores perdieron la vida y 31 resultaron gravemente heridos. A pesar de estos horribles informes, el trabajo continúa con las sales de arildiazonio.
Un equipo dirigido por el Prof. Dr. Tobias Ritter, director del Instituto Max Planck de Kohlenforschung, ha logrado hacer que la peligrosa química con sales de arildiazonio sea significativamente más segura. El Protocolo de Mülheim no sólo hace que el uso de estos compuestos sea menos peligroso, sino que también abre potencialmente oportunidades para el desarrollo de nuevas reacciones.
"Normalmente, el uso de sales de diazonio se realiza en dos pasos:primero se aísla o se acumula la sal de diazonio, que es peligrosa, y luego se convierte en el producto deseado en un segundo paso. En nuestro proyecto, combinamos los dos pasos de síntesis y llegar al producto deseado sin acumular sal de diazonio, lo que reduce significativamente el riesgo de explosión", explica Tim Schulte, estudiante de doctorado del grupo de Tobias Ritter.
Tradicionalmente, las sales de arildiazonio se sintetizan a partir de anilinas con ácido nitroso, o con compuestos de nitrito, reacción que ha experimentado poca innovación a lo largo de los años. La reacción debe llevarse a cabo a bajas temperaturas (por debajo de 5°C) porque las sales de arildiazonio son inestables a temperaturas más altas. Sin embargo, Javier Mateos, investigador postdoctoral del grupo, y Schulte han descubierto un nuevo método que permite la presencia de diferentes nucleófilos en la mezcla de reacción.
La nueva estrategia se basa en el uso de un proceso natural, la reducción de nitratos, que se lleva a cabo en las plantas. Los investigadores lograron imitar el proceso natural en un tubo de ensayo y combinarlo con la química del aril diazonio para desarrollar un método de síntesis más seguro. De esta manera, se pueden evitar las limitaciones mencionadas anteriormente asociadas con los métodos tradicionales, como la sensibilidad a la temperatura y la necesidad de ácidos fuertes.
Debido a que los investigadores combinan varios pasos en su nuevo protocolo, en primer lugar no surgen grandes concentraciones de la sustancia peligrosa. Y eso no es todo lo que descubrieron los científicos de Mülheim.
"Para nuestro método de síntesis utilizamos productos químicos que se utilizan en grandes cantidades en la industria de fertilizantes y combustibles y, por lo tanto, son económicos", afirma Schulte. Esto podría hacer que la ruta de síntesis sea extremadamente interesante para las empresas de la industria química, ya que implica menores costos de producción.
"La solución al problema se podría haber encontrado hace 100 años, pero la reacción tal como se ha descubierto ahora probablemente no se habría planeado de la misma manera", afirma Tobias Ritter.
"La combinación de sustancias químicas que finalmente produce buenos resultados se descubrió por casualidad mientras trabajábamos en otro proyecto", revela Mateos. Aunque los reactivos utilizados se conocen desde hace mucho tiempo, hasta ahora simplemente se había pasado por alto su potencial para la química del diazonio.
El nuevo método también es interesante desde el punto de vista científico porque ahora se pueden aplicar nuevos métodos químicos que no serían posibles con el método clásico debido al alto riesgo de explosión y la inestabilidad de las conexiones.
Más información: Javier Mateos et al, La reducción de nitratos permite una química de arildiazonio más segura, Ciencia (2024). DOI:10.1126/ciencia.adn7006
Información de la revista: Ciencia
Proporcionado por la Sociedad Max Planck
