Los investigadores de la Universidad de Brown han desarrollado un nuevo catalizador compuesto que puede realizar cuatro reacciones químicas separadas en orden secuencial y en un contenedor para producir compuestos útiles en la fabricación de una amplia gama de productos farmacéuticos.
"Normalmente se necesitan múltiples catalizadores para llevar a cabo todos los pasos de esta reacción", dijo Chao Yu, un investigador postdoctoral en Brown que codirigió el trabajo con el estudiante graduado Xuefeng Guo ". Pero encontramos un solo nanocatalizadorque puede realizar esta reacción de varios pasos por sí sola "
La investigación, descrita en el Revista de la Sociedad Americana de Química , fue una colaboración entre los laboratorios de los profesores de Brown Christopher Seto y Shouheng Sun, que son coautores del artículo.
El trabajo se realizó, dijeron los investigadores, con miras a encontrar formas de hacer que la industria química sea más sostenible para el medio ambiente. Los catalizadores de reacción múltiple como este son un paso hacia ese objetivo.
"Si está ejecutando cuatro reacciones diferentes por separado, entonces tiene cuatro pasos diferentes que requieren solventes y materiales de partida, y cada uno deja residuos contaminados con subproductos de la reacción", dijo Seto. "Pero si puedehazlo todo en una olla, puedes usar menos solvente y reducir el desperdicio "
El equipo creó su nuevo catalizador al cultivar nanopartículas de plata-paladio en la superficie de nanorods hechas de óxido de tungsteno con deficiencia de oxígeno óxido de tungsteno con algunos de sus átomos de oxígeno faltantes. Los investigadores demostraron que podía catalizar la seriede las reacciones necesarias para convertir los materiales de partida comunes ácido fórmico, nitrobenceno y un aldehído en un benzoxazol, que se puede usar para fabricar antibacterianos, antifúngicos y analgésicos AINE. Los investigadores demostraron que el catalizador también podría usarse para crear otro compuesto, la quinazolina, quese usa en una variedad de medicamentos contra el cáncer.
Los experimentos mostraron que el catalizador podía realizar las cuatro reacciones con un rendimiento casi cuantitativo, lo que significa que produce la cantidad máxima posible de producto para una cantidad dada de materiales de partida. Las reacciones se realizaron a una temperatura más baja, en una cantidad más corta detiempo y el uso de solventes que sean más amigables con el medio ambiente que los que se usan normalmente para estas reacciones
"La temperatura que utilizamos para sintetizar este producto es de alrededor de 80 grados Celsius", dijo Guo. "Normalmente, la reacción ocurre alrededor de 130 grados y es necesario ejecutar la reacción durante uno o dos días. Pero podemos obtener un rendimiento similar a80 grados en ocho horas "
El nuevo catalizador también es capaz de fabricar los compuestos de benzoxazol usando materiales de partida que son más benignos para el medio ambiente que los generalmente utilizados. La cadena de reacción requiere una fuente de hidrógeno para su etapa inicial. Esa fuente podría ser hidrógeno puro, que es difícil dealmacenar y transportar, o podría extraerse de un compuesto químico. A menudo se usa un compuesto llamado amoníaco borano para este propósito, pero el nuevo catalizador permite que se use ácido fórmico, que es "más barato, más verde y menos tóxico".dijo.
Y aunque muchos catalizadores probados en estas reacciones no se pueden usar más de una vez sin dañar gravemente su eficiencia, los investigadores pudieron usar el nuevo catalizador hasta cinco veces con un pequeño descenso en el rendimiento de la reacción.
Sun dice que estudios como este representan una línea emergente de investigación en química más ecológica.
"Normalmente en catálisis estamos haciendo una reacción a la vez, con un catalizador diferente para cada reacción", dijo Shouheng Sun, profesor de química en Brown. "Pero hay un interés creciente en encontrar catalizadores que puedan realizar múltiples reacciones".en una olla, y eso es lo que hemos hecho aquí "
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Materiales proporcionado por Universidad de Brown . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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