UJI

Un nou catalitzador permet la destrucció controlada de gasos

L’avanç dóna resposta a un dels grans reptes de la química sintètica actual amb l’activació d’enllaços carboni-fluor
Última modificació: 13/12/2013 | Font: SCP

Investigadors de la Universitat Jaume I de Castelló han desenvolupat un nou catalitzador per a l’activació d'enllaços carboni-fluor, un procés amb multitud d'aplicacions industrials entre les quals destaca la possibilitat d'utilitzar-se per a reduir els estocs existents de CFC (compostos clorofluorocarbonats), coneguts com «gasos d'efecte hivernacle». Els CFC van experimentar un enorme auge en els 80, però posteriorment es va descobrir que destruïen la capa d'ozó en descompondre's fotoquímicament quan arribaven a les capes altes de l'atmosfera. 

El Grup de Química Organometàl·lica i Catàlisi Homogènia de l’UJI coordinat per Eduardo Peris ha desenvolupat el que és «el catalitzador més actiu que existeix fins al moment per a l'activació (en llenguatge químic, "ruptura") d'enllaços carboni-fluor, que són els enllaços més forts que existeixen en molècules orgàniques, per la qual cosa resulten també els més difícils de trencar; d'ací la gran dificultat de descompondre els compostos orgànics fluorats». La rellevància dels resultats aconseguits ha portat que el treball, codirigit pel Dr. José A. Mata i en el qual ha participat la doctoranda Sara Sabater, haja sigut publicat en la prestigiosa revista Nature Communications, on ha rebut quasi un miler de visites en menys d'un mes. El treball té un valor afegit per a la universitat de Castelló, ja que ha sigut desenvolupat enterament per tres investigadors de l’UJI.

A causa de la seua elevada estabilitat, els CFC van experimentar un gran desenvolupament durant els anys 80 del passat segle, fonamentalment per la seua aplicació en productes com ara aerosols, gasos de nevera, etc., fins que es va evidenciar el seu elevat efecte perjudicial, ja que, en arribar a l'atmosfera i, per l'acció del sol, es descomponen creant radicals lliures que destrueixen la capa d'ozó. Això va provocar que una gran quantitat de compostos CFC volàtils es quedaren en estoc, sense possibilitats d'eliminar-se a causa de l'elevat cost energètic que això comporta. «Per això cal intentar transformar-los en productes menys perjudicials. Substituir fluor per hidrogen és un procés desitjable, però extremadament complicat a causa de la inèrcia de l'enllaç carboni-fluor», explica el catedràtic de Química Inorgànica. El catalitzador desenvolupat resulta molt actiu i eficaç per a poder realitzar una destrucció controlada d'aquest tipus de compostos.

El disseny del catalitzador parteix d'una idea conceptualment molt senzilla: la combinació de dos metalls diferents que actuen de forma sinèrgica. Així, doncs, un dels metalls trenca l'enllaç carboni-fluor (pal·ladi), i l'altre introdueix hidrogen (ruteni). La idea ha generat una gran expectació en els fòrums especialitzats, i l'explotació de catalitzadors heterometàl·lics (amb dos metalls diferents) ja ha situat el grup d'investigació de l’UJI en l'avantguarda internacional de la investigació en catàlisi, ja que l'ús de catalitzadors heterometàl·lics permet concatenar de forma seqüencial processos catalítics, la qual cosa facilita l'obtenció de molècules molt sofisticades minimitzant costos i simplificant els procediments experimentals.

El grup està treballant ara en una nova fase de la investigació consistent a facilitar la reacció inversa. «Si un catalitzador provoca una reacció en un sentit, en principi també ha de funcionar en sentit contrari. És el que s'anomena "principi de reversibilitat microscòpica". És a dir, ara estem canviant carboni-fluor per carboni-hidrogen, i en teoria el pas contrari també podria fer-se, la qual cosa facilitaria introduir fluor en un altre tipus de compostos, i això obriria enormes possibilitats. Seria un gran pas, ja que és una reacció extremadament difícil. L'obtenció de molècules fluorades podria tenir una gran repercussió en diferents camps com, per exemple, el de la indústria farmacèutica per al desenvolupament de medicaments. Aquesta seria una de les moltes vies que s'obriria en el cas que aconseguim aquesta reacció inversa».

Article Hydrodefluorination of carbon–fluorine bonds by the synergistic action of a ruthenium–palladium catalyst:

http://www.nature.com/ncomms/2013/131009/ncomms3553/full/ncomms3553.html

Veure vídeo en diferents formats

Altres notícies d'investigació:

L’UJI és la universitat número 100 del món en investigacions amb major impacte normalitzat segons recull el MetaRanking de les universitats espanyoles 2013

Informació proporcionada per: Servei de Comunicació i Publicacions