Investigadores de la Universidad de Hokkaido han encontrado una forma de utilizar diodos emisores de luz (LED) en combinación con un catalizador molecular a base de cobre para desarrollar una forma más sostenible de fabricar subunidades químicas clave que tienen usos potenciales en el desarrollo farmacéutico y fotoelectrónico.
En un artículo publicado en el Journal of the American Chemical Society, los científicos explican que la técnica que idearon permite para realizar lo que se conoce como una reacción de acoplamiento cruzado, en la que dos moléculas se unen a través de un enlace carbono-carbono. Este es uno de los tipos de reacciones más utilizados y es fundamental para la creación de la mayoría de los productos químicos utilizados en la actualidad.
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Los investigadores dicen que el uso de cobre, un metal más barato y más comúnmente disponible, como catalizador para una reacción de acoplamiento cruzado es un gran avance en la sostenibilidad, ya que esta reacción generalmente se basa en el uso de metales preciosos como el paladio.
El nuevo método también se considera ventajoso porque el metal de cobre en el catalizador molecular en sí mismo absorbe la luz azul, en lugar de necesitar un compuesto absorbente de luz separado además del catalizador. Esto hace que la síntesis no solo sea más económica y sencilla de realizar, sino también más fácil de controlar, ya que hay menos partes móviles.
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) La luz azul juega un papel clave en la activación del catalizador a base de cobre. Los cálculos teóricos mostraron que esta exposición a la luz hace que los electrones se muevan del átomo de cobre metálico a una subunidad conectada del catalizador molecular. Este estado excitado ha separado las cargas eléctricas, lo que hace que el catalizador sea mucho más reactivo y, por lo tanto, los investigadores pudieron usarlo para llevar a cabo una reacción de acoplamiento cruzado que crea un grupo acilo, que es útil para la síntesis de productos farmacéuticos y materiales fotoelectrónicos. .
Un aspecto clave de este método es que la formación del grupo acilo ocurre asimétricamente. Esto significa que se produce selectivamente una de las dos posibles moléculas del producto, una característica muy deseada para el desarrollo de nuevos medicamentos.
Los científicos probaron su nuevo método con múltiples materiales de partida, entre los que destaca un material derivado de probenecid, un medicamento para la gota. Dicen que el producto que obtuvieron a partir de esta materia prima tiene aplicaciones potenciales en la industria farmacéutica.
Se espera que la implementación de este nuevo método proporcione ahorros de costos y aumente la sostenibilidad de la producción de una amplia variedad de compuestos químicos con usos potenciales en medicina y electrónica.
“Este método sintético es un gran avance porque combina dos elementos fáciles de obtener, luz LED azul y cobre, para lograr una reacción de acoplamiento que no existía antes”, dijo Yusuke Masuda, autor principal del estudio, en un comunicado de prensa.
“La tecnología que produce compuestos útiles a partir de recursos abundantemente disponibles en la Tierra es fundamental para el desarrollo sostenible de la humanidad. Espero que este avance se convierta en un hito en el desarrollo de métodos sintéticos moleculares sostenibles.”
