La industria química suele utilizar metales raros y caros para producir productos farmacéuticos y otras sustancias esenciales. Reemplazar estos metales siempre que sea posible con sustitutos más abundantes y más baratos beneficiaría la sostenibilidad ambiental, reduciría los costos y minimizaría el riesgo de interrupciones en la cadena de suministro.
Ahora, en un estudio publicado en Chemistry—A European Journal , investigadores de la Universidad de Osaka y socios colaboradores han satisfecho esta necesidad en su trabajo sobre una transformación química industrialmente útil. Las condiciones de reacción simples y suaves que se reportan aquí podrían inspirar a los investigadores que están trabajando para reducir el uso de metales costosos en tantas reacciones químicas como sea posible.
Los llamados metales nobles son materiales especialmente versátiles. Por ejemplo, el paladio es un metal elegido para catalizar una transformación química (convertir nitrilos en aminas primarias) que es un paso común en la producción de nailon y plásticos. Sin embargo, estos metales son raros y costosos.
Los sustitutos basados en metales comunes como el níquel podrían ser catalizadores más baratos. Desafortunadamente, muchos metales baratos requieren condiciones experimentales desafiantes, como altas presiones y temperaturas, para la transformación química mencionada anteriormente. Determinar si el carburo de níquel tiene las mismas limitaciones y, en caso contrario, evaluar el alcance de las transformaciones químicas que son posibles con este catalizador, fue el objetivo del estudio del equipo de investigación.
"En nuestro trabajo, estudiamos a fondo la química de reacción que subyace a un nuevo catalizador heterogéneo de nanopartículas de carburo de níquel para la hidrogenación selectiva de nitrilos en aminas primarias", explica Sho Yamaguchi, autor principal del estudio. "El alcance del sustrato es amplio:muchos tipos de nitrilos heteroaromáticos y alifáticos pueden sufrir esta transformación".
Hay varias ventajas del catalizador de los investigadores:
"Estamos entusiasmados porque nuestra investigación ayudará a minimizar el uso de metales costosos y simplificará la configuración experimental de una clase común de síntesis químicas", dice Tomoo Mizugaki, autor principal. "Además, nuestros cálculos teóricos proporcionan información que nos ayudará a optimizar el catalizador para aplicaciones adicionales".
Este trabajo es un importante paso adelante para aumentar la sostenibilidad de una clase de reacciones químicas necesarias para sintetizar productos farmacéuticos y muchos otros productos cotidianos. Debido a que el catalizador de níquel es mucho más barato que un metal noble y los procedimientos experimentales requeridos son simples, las aplicaciones factibles para futuras transformaciones químicas deberían ser sencillas.
Más información: Sho Yamaguchi et al, Catalizador de nanopartículas de carburo de níquel para la hidrogenación selectiva de nitrilos a aminas primarias, Chemistry—A European Journal (2024). DOI:10.1002/química.202303573
Información de la revista: Química – Una revista europea
Proporcionado por la Universidad de Osaka
