Estructuras de carbono en 3D modeladas a voluntad

En Tarragona, un grupo de investigadores utilizan la luz visible para generar nuevos compuestos químicos tridimensionales de forma controlada mediante un proceso sencillo y eficiente, que dura solo seis horas y media a temperatura ambiente. El trabajo explora el diseño de nuevas reacciones en el campo de la fotoquímica y la catálisis asimétrica.

Un equipo de científicos del Instituto Catalán de Investigación Química (ICIQ) ha diseñado un nuevo método fotoquímico que utiliza la luz visible, procedente de una bombilla o del sol, para activar moléculas (enaminas quirales) y favorecer la formación de nuevos enlaces de carbono de forma controlada. 

El protocolo es sencillo. La reacción se lleva a cabo a temperatura ambiente y los reactivos pueden conseguirse fácilmente. El matraz de reacción se ilumina con una bombilla o con luz del sol durante seis horas y media y se obtiene un rendimiento de reacción del 89% con una selectividad del 94%.

Paolo Melchiorre y su equipo en la azotea del ICIQ haciendo la reacción (ICIQ)

Paolo Melchiorre y su equipo en la azotea del ICIQ haciendo la reacción (ICIQ)

“Hemos encontrado un puente que conecta dos campos muy potentes en la activación de moléculas como son la fotoquímica y la catálisis asimétrica”, señala Paolo Melchiorre, jefe de la investigación, que se publica en Nature Chemistry.

El equipo ha diseñado el primer ejemplo de catálisis asimétrica fotoquímica en la que el catalizador de la reacción forma un complejo capaz de absorber los fotones, o partículas de luz, para reaccionar posteriormente de manera controlada y formar nuevos compuestos químicos con estructuras tridimensionales bien definidas.

La fotoquímica es la rama de la química que estudia las reacciones que se producen cuando los átomos o las moléculas absorben luz. Esta disciplina se inspira en procesos naturales tales como la formación de vitamina D mediante la luz solar, la visión o la capacidad de interpretar el entorno gracias a los rayos de luz que alcanzan el ojo o la fotosíntesis de las plantas.

En estos procesos, las moléculas implicadas captan luz y pasan a estados excitados de mayor energía donde pueden reaccionar con otras moléculas y formar nuevos compuestos químicos.

Esta disciplina química cuenta con una gran ventaja, ya que la energía necesaria para llevar a cabo las reacciones es limpia y económica: la energía solar. Sin embargo, uno de los grandes hándicaps de la fotoquímica en catálisis asimétrica es su falta de control o selectividad en los productos finales.

El director de la investigación espera que estos resultados abran una nueva vía en el diseño de reacciones mediante procesos asimétricos fotoquímicos.

Referencia bibliográfica:  Elena Arceo, Igor D. Jurberg, Ana Álvarez-Fernández and Paolo Melchiorre. Photochemical activity of a key donor–acceptor complex can drive stereoselective catalytic a-alkylation of aldehydesNature Chemistry, DOI: 10.1038/NCHEM.1727

Fuente: Agencia SINC, 21/agosto/2013


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