Por primera vez, los químicos de la Universidad de Bonn y la Universidad de Lehigh en Bethlehem EE. UU. Han desarrollado un catalizador de titanio que hace que la luz sea utilizable para reacciones químicas selectivas. Proporciona una alternativa rentable y no tóxica al rutenio ycatalizadores de iridio utilizados hasta ahora, que se basan en metales muy caros y tóxicos. El nuevo catalizador se puede utilizar para producir productos químicos altamente selectivos que pueden proporcionar la base para fármacos antivirales o colorantes luminiscentes, por ejemplo. Los resultados se han publicado en eledición internacional de la revista Angewandte Chemie .
Los electrones en las moléculas químicas son reacios a llevar una sola vida; generalmente ocurren en pares. Luego son particularmente estables y no tienden a forjar nuevas asociaciones en forma de nuevos enlaces. Sin embargo, si se traen algunos de los electronesa un nivel de energía más alto con la ayuda de la luz fotones, las cosas comienzan a verse diferentes cuando se trata de esta "monogamia": en un estado tan excitado, a las moléculas les gusta donar o aceptar un electrón.Los "radicales", que tienen electrones, son altamente reactivos y pueden usarse para formar nuevos enlaces.
irradiación con luz verde
El nuevo catalizador se basa en este principio: en su núcleo está el titanio, que está conectado a un anillo de carbono en el que los electrones son particularmente móviles y pueden excitarse fácilmente. La luz verde es suficiente para usar el catalizador para la transferencia de electrones para producirintermedios orgánicos reactivos que de otro modo no serían fácilmente obtenibles. "En el laboratorio, irradiamos un matraz de reacción que contenía el catalizador de titanio que puede verse como un 'tinte rojo' con luz verde", informa el Dr. Andreas Gansäuer del Instituto Kekulé.de Química Orgánica y Bioquímica en la Universidad de Bonn ". Y funcionó de inmediato". La mezcla genera radicales a partir de moléculas orgánicas que inician muchos ciclos de reacción a partir de los cuales se puede producir una amplia variedad de productos químicos.
Un factor clave en las reacciones con este catalizador fotorredox es la longitud de onda de la luz utilizada para la irradiación. "La radiación ultravioleta no es adecuada porque es demasiado rica en energía y destruiría los compuestos orgánicos", dice Gansäuer. Luz verde del LEDlas lámparas son lo suficientemente suaves y ricas en energía como para provocar la reacción.
Los catalizadores son sustancias que aumentan la velocidad de las reacciones químicas y reducen la energía de activación sin consumirse ellos mismos. Esto significa que están disponibles de forma continua y pueden desencadenar reacciones que de otra forma no se producirían en esta forma. El catalizador se puede adaptar a la medida deseadaproductos que dependen de la molécula orgánica con la que se une el titanio.
componentes básicos para medicamentos antivirales o colorantes luminiscentes
El nuevo catalizador de titanio facilita las reacciones de los epóxidos, un grupo de sustancias químicas a partir de las cuales se fabrica la resina epoxídica. Se utilizan como adhesivo o para compuestos. Sin embargo, los científicos no apuntan a este producto en masa, sino a la síntesis deproductos químicos finos mucho más valiosos ". Los catalizadores fotorredox a medida a base de titanio se pueden utilizar, por ejemplo, para producir bloques de construcción para fármacos antivirales o colorantes luminiscentes", dice Gansäuer. Confía en que estos nuevos catalizadores proporcionan un costo efectivoy una alternativa más sostenible a los catalizadores de rutenio e iridio utilizados hasta ahora, que se basan en metales muy caros y tóxicos.
El desarrollo es un esfuerzo de colaboración internacional de Zhenhua Zhang, Tobias Hilche, Daniel Slak, Niels Rietdijk y Andreas Gansäuer de la Universidad de Bonn y Ugochinyere N. Oloyede y Robert A. Flowers II de la Universidad de Lehigh EE. UU..de la Universidad de Bonn investigaron cómo los compuestos deseados podrían sintetizarse mejor con el nuevo catalizador, sus colegas de EE. UU. realizaron mediciones para probar las vías de reacción ". El fenómeno de la luminiscencia realmente abre un espacio interesante para considerar el diseño de nuevas reacciones sosteniblesque proceden a través de intermediarios de radicales libres ", dice el profesor Robert Flowers de la Universidad de Lehigh.
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Materiales proporcionado por Universidad de Bonn . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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