Ya sean materiales sintéticos como PET y Teflón, medicamentos o saborizantes, la vida sin compuestos producidos sintéticamente es apenas concebible en nuestra vida cotidiana hoy en día. La industria química depende de métodos eficientes a largo plazo para producir moléculas derivadas sintéticamente. Para estopropósito, los químicos a menudo usan catalizadores, es decir, aditivos con los que pueden facilitar y controlar las reacciones químicas. ¿Pero cómo se descubren y desarrollan tales reacciones?
Se requiere un alto grado de conocimiento y comprensión, pero, con poca frecuencia, el azar también juega un papel decisivo. Un equipo de químicos de la Universidad de Münster Alemania ha desarrollado una estrategia para generar tales "golpes aleatorios" en unde forma sistemática, con el objetivo de descubrir nuevas e inesperadas reacciones. El estudio ha sido publicado en el Chem diario
Fondo y método :
El proceso de llevar a cabo sistemáticamente una gran cantidad de experimentos se llama 'detección' y es una práctica establecida en particular en la investigación farmacéutica relacionada con los ingredientes activos. El método de detección desarrollado en Münster para descubrir reacciones combina dos pasos que cubren una variedad de elementos individualesen una reacción y que, en combinación, están diseñadas para descubrir nuevas reacciones sintéticamente relevantes. En el primer paso, los químicos examinan si un sustrato potencial realmente interactúa con el catalizador. Para este propósito, en el caso de los fotocatalizadores,se utiliza el fenómeno de enfriamiento de emisiones. Si un sustrato reduce la emisión del catalizador, es probable que haya una interacción entre el catalizador y el sustrato. Mediante el rastreo sistemático de un gran número de compuestos seleccionados al azar, se pueden identificar nuevas moléculas cuya interacción con los catalizadores era previamente desconocida.
Sin embargo, la interacción entre el sustrato y el catalizador no crea una reacción por sí misma. Por esta razón, la segunda etapa del proceso de selección implica examinar si una reacción realmente tiene lugar cuando un compañero de reacción y el catalizador están presentes. Esto significaque por primera vez, como resultado de la combinación de dos pasos de detección, se pueden identificar los dos socios en una nueva reacción que reaccionan para formar un nuevo producto ". Esta estrategia bidimensional nos permite no solo encontrar nuevas interacciones catalizador-sustrato,pero también para descubrir nuevas reacciones, incluidas algunas que no habíamos esperado anteriormente ", explica el profesor Frank Glorius del Instituto de Química Orgánica de la Universidad de Münster.
Descubriendo reactividad inesperada
El estudio muestra que los autores pudieron descubrir y desarrollar aún más tres reacciones previamente desconocidas. Una de estas reacciones es la llamada cicloadición fotoquímica, en la que las moléculas simples y planas, los benzotiofenos, se transfieren a complejos tridimensionales."Según lo formulado en el papel, no hubiera considerado posible esta reacción", dice Felix Strieth-Kalthoff, estudiante de doctorado y autor principal del estudio, "porque, desde un punto de vista energético, el paso clave enesta reacción no debería ser posible "
Para investigar esto con más detalle, los químicos de Münster se pusieron en contacto con el profesor Dirk Guldi de la Universidad de Erlangen, considerado el principal experto mundial en investigaciones sobre procesos fotoquímicos. Trabajando con colegas del Instituto Leibniz de Ingeniería de Superficies en Leipzig, el equipo pudo arrojar luz sobre el asunto llevando a cabo mediciones en forma de espectroscopía ultrarrápida. Los químicos utilizaron pulsos láser ultracortos para observar e investigar sistemáticamente los pasos individuales en la reacción ". Ahora podemos proporcionarexplicaciones mucho mejores para los procesos moleculares subyacentes en la transferencia de energía triplete-triplete: el paso clave de activación ", dice Dirk Guldi." Esta mayor comprensión permitirá el desarrollo de nuevos procesos y catalizadores ", agrega."
Este ejemplo muestra que los resultados de este enfoque de detección no solo generan nuevas reacciones, sino que también pueden contribuir a una comprensión más profunda del tema ". Estamos convencidos de que esta estrategia puede usarse en otras áreas de catálisis:- y más allá ", dice Frank Glorius.
Utilizando, entre otras cosas, las últimas tecnologías informáticas, el equipo de investigadores ya está trabajando en el desarrollo de nuevos métodos de detección para descubrir y comprender nuevas clases de reacciones. Hay una cosa de la que Frank Glorius está seguro: "Icree que el descubrimiento de nuevos tipos de reacciones resultantes de estrategias basadas en datos, como estos métodos de detección, marcarán una diferencia decisiva en el desarrollo de la química sintética ".
Fuente de la historia :
Materiales proporcionados por Universidad de Münster . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
Referencia del diario :
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