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Volumen 10, número 4
Sep / Oct 2012 . vol. 10 / núm. 4
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En busca de nuevas soluciones quimiocatalíticas y biocatalíticas

Avances en la hidrogenación catalizada con paladio, la fotocatálisis con luz visible y la quimiocatálisis para heterociclos son algunos de los recientes desarrollos.

Por Patricia Van Arnum

INGREDIENTES FARMACÉUTICOS: APIS Y EXCIPIENTES



Patricia Van Arnum

Avances en la hidrogenación catalizada con paladio, la fotocatálisis con luz visible y la quimiocatálisis para heterociclos son algunos de los recientes desarrollos.

La catálisis juega un papel crucial en la síntesis de intermedios farmacéuticos y APIs. Los catalizadores pueden facilitar transformaciones químicas más eficientes, mejorar condi-ciones de reacción, mejores rendimientos de producto, y produce mayor enantioselectivi-dad. Algunos desarrollos clave recientes involucran la hidrogenación catalizada con pala-dio, la fotocatálisis con luz visible y los esquemas de quimiocatálisis para hacer compues-tos heterocíclicos, y avances en biocatálisis.

Hidrogenación catalizada con paladio
Las reacciones de hidrogenación catalizada con paladio son importantes en la química industrial y en la manufactura de especialidades químicas, aunque la catálisis con metales preciosos, como el paladio, son costosas. Los investigadores de la Escuela de Artes y Ciencia de la Universidad de Tufts y de la Escuela de Ingeniería en Medford, Massachu-setts, reportaron recientemente acerca del arreglo de átomos individuales en una aleación metálica y su capacidad para catalizar reacciones de hidrogenación.

La hidrogenación requiere de la presencia de un catalizador, generalmente un metal o una aleación de metales tanto preciosos como comunes, lo cual permite que los átomos de hidrógeno se enlacen con otras moléculas. Es difícil producir aleaciones que sean ca-talizadores selectivos de la hidrogenación y que sean capaces de unir los átomos de hi-drógeno a sitios específicos de otra molécula. Los químicos y los ingenieros químicos de Tufts reportaron que cuando se agregaban átomos simples de paladio al cobre, el cual es mucho más barato y del que se dispone fácilmente, la “aleación de un solo átomo” resul-tante se volvía activa y selectiva para las reacciones de hidrogenación, de acuerdo a un comunicado de prensa de la Universidad Tufts del 9 de marzo de 2012.

Los científicos de Tufts esparcieron átomos simples de paladio de menos de la mitad de un nanómetro de ancho sobre un soporte de cobre. Para esta investigación, el grupo de trabajo de Tufts calentó pequeñas cantidades de paladio a casi 1000°C. A esta tempe-ratura, los átomos individuales se embebían por sí mismos en la superficie de cobre. Un microscopio de efecto túnel le permitió al grupo ver cómo estos átomos individuales se dispersaban en el cobre y cómo el hidrógeno molecular podía entonces disociarse en sitios individuales del paladio, aislados, y derramarse sobre la capa superficial de cobre, de acuerdo al comunicado de Tufts.

Específicamente, los investigadores utilizaron mediciones de desorción en combinación con microscopía de efecto túnel de alta resolución para demostrar que los átomos indivi-duales, aislados, de paladio en una superficie de cobre bajaban sustancialmente la barrera de energía para la captación de hidrógeno y para la desorción posterior de la superficie metálica del cobre. La disociación del hidrógeno en los sitios del átomo de paladio y la débil unión al cobre permitieron la hidrogenación muy selectiva del estireno y del acetileno en comparación con el cobre puro o el metal paladio solo (1).

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