Alrededor del 70 por ciento de los productos farmacéuticos se fabrican utilizando procesos catalíticos impulsados por paladio que son rápidos o eficientes, pero no ambos. Los investigadores de la Universidad Estatal de Carolina del Norte han desarrollado un método de química verde que combina aspectos de ambos procesos para mejorar la eficiencia enUn costo mínimo de tiempo de procesamiento.
Específicamente, estas reacciones catalíticas impulsadas por paladio se utilizan para conectar los carbonos en moléculas orgánicas pequeñas para crear moléculas más grandes para su uso en productos farmacéuticos y otras aplicaciones. Tradicionalmente, ha habido dos formas de hacerlo.
En procesos homogéneos, el paladio se disuelve en solución, lo que permite la máxima exposición a las moléculas orgánicas o reactivos. Esto hace que el proceso sea muy rápido, pero resulta en una gran cantidad de paladio que se desperdicia porque se expulsa después de que las moléculas objetivo soncosechado o siendo recuperado a un alto costo porque el proceso de recuperación es costoso.
En procesos heterogéneos, el paladio se fija a un sustrato duro en un reactor de lecho compacto, y los reactivos pasan por el reactor. Esto lleva mucho más tiempo, pero se desperdicia poco o nada de paladio.
"Hemos creado y probado un nuevo proceso llamado catálisis pseudo-homogénea, que combina lo mejor de ambos mundos: es casi tan rápido como la catálisis homogénea, mientras conserva prácticamente todo el paladio", dice Milad Abolhasani, unprofesor asistente de ingeniería química en NC State y autor correspondiente de un artículo sobre el trabajo.
La nueva técnica se basa en microesferas novedosas y elásticas basadas en química de silicona desarrolladas por el equipo de investigación utilizando microfluídica.
"Utilizamos una estrategia de microfluidos para hacer microesferas elastoméricas con una distribución de tamaño estrecha para hacerlas 'cargables' en un reactor tubular sin obstrucción", dice Abolhasani. "Eso fue esencial, porque las técnicas de polimerización a escala de lotes convencionales resultan en microesferas elastoméricas conuna distribución de gran tamaño que obstruiría el reactor cuando se carga ". El video del proceso para crear las microesferas está disponible en http://youtu.be/YwkFvMhtIdk .
Cada microesfera de silicona se carga con paladio. Los reactivos luego pasan a través de la microesfera e interactúan con el paladio. Las moléculas diana farmacéuticas resultantes salen de la microesfera nuevamente, pero el paladio permanece atrapado en la microesfera.
"Las esferas flexibles permiten que el catalizador de paladio se" asiente "dentro del entorno del microrreactor", dice Jan Genzer, Profesor Distinguido S. Frank y Doris Culberson de Ingeniería Química y Biomolecular en NC State, y coautor del artículo."La flexibilidad de la esfera de silicona permite que el catalizador de paladio adopte muchas configuraciones durante la reacción, como es el caso en procesos homogéneos. El catalizador de paladio se retiene para un uso posterior, como es el caso en procesos heterogéneos".
"En las pruebas de prueba de concepto, nuestro proceso fue mucho más rápido que cualquier técnica heterogénea, pero aún marginalmente más lento que los procesos homogéneos convencionales", dice Abolhasani. "Actualmente estamos trabajando para optimizar las propiedades de nuestras microesferas elásticas para mejorarel rendimiento de la reacción "
Otra ventaja de la técnica pseudo-homogénea es que utiliza solventes no tóxicos, es decir, agua y etanol. Las técnicas homogéneas convencionales usan solventes típicamente orgánicos, como el tolueno, que no son benignos para el medio ambiente.
"Es importante demostrar que los enfoques de química verde se pueden utilizar para hacer un proceso que sea, en general, más eficiente que las técnicas existentes", dice Abolhasani. "No es necesario cambiar la seguridad por la rentabilidad".
El artículo, "Síntesis microfluídica de micropartículas elastoméricas: un estudio de caso en la catálisis de acoplamiento cruzado mediado por paladio", se publica en el Diario AIChE . El documento fue escrito por Jeffrey Bennet, un estudiante de doctorado en el laboratorio de Abolhasani; Andrew Kristof, un estudiante universitario en NC State; Vishal Vasudevan, estudiante universitario visitante en NC State; y Jiri Srogl, profesor adjunto asociadoen el Departamento de Ingeniería Química y Biomolecular del Estado de Carolina del Norte.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Universidad Estatal de Carolina del Norte . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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