Nuevo métodos químicos con menos solventes y catalizadores, más ecológicos

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Un nuevo método para crear una de las clases de compuestos más utilizados en la química podría revolucionar los procesos industriales, haciéndolos más baratos, más simples y más respetuosos con el medio ambiente.

Un grupo de investigadores dirigido por científicos de la Universidad de Hokkaido ha desarrollado un método más simple y ecológico para producir reactivos de Grignard, uno de los tipos de reactivos más importantes y ampliamente utilizados en la industria química, que reduce drásticamente el uso de solventes orgánicos peligrosos y podría dar lugar a una reducción de los costes de producción. Este nuevo proceso se informó en Nature Communications .

Los reactivos de Grignard son un ingrediente esencial en un método común para crear enlaces carbono-carbono, los componentes básicos de las moléculas orgánicas. 

Estos reactivos fueron descubiertos hace 120 años, pero debido a su inestabilidad, el método de producción convencional que todavía se utiliza en la actualidad se lleva a cabo en disolventes orgánicos tóxicos y sin exposición a la humedad y al oxígeno. 

Esto da como resultado un proceso complicado, delicado y costoso que produce desechos peligrosos para el medio ambiente.

Los investigadores evitaron estos problemas minimizando la cantidad de solvente orgánico utilizado y empleando una técnica mecanoquímica llamada molienda de bolas para producir reactivos de Grignard. 

Los reactivos, magnesio metálico y organohaluros, se cargaron en una cámara de metal junto con una bola de acero inoxidable. 

En un paso clave, se añadió a los reactivos sólidos una pequeña cantidad de disolvente orgánico, aproximadamente una décima parte de la cantidad utilizada en los métodos convencionales.

 Luego, la cámara se hizo girar durante una hora, lo que provocó que la bola girara y golpeara los reactivos de estado sólido, ayudándolos a mezclarse completamente y reaccionar, formando un reactivo de Grignard similar a una pasta.

Los investigadores incluso lograron crear nuevos reactivos de Grignard utilizando organohaluros que tienen poca solubilidad en disolventes orgánicos, que normalmente no se pueden preparar con el método convencional. 

Evitar el uso intensivo de disolventes orgánicos permitió a los investigadores superar los problemas de solubilidad, lo que abre un mundo de nuevas reacciones con los reactivos de Grignard preparados a partir de compuestos insolubles. 

También conduce a una importante reducción de residuos peligrosos.

Además, es más difícil que el agua o el oxígeno afecten a los reactivos de Grignard cuando se usa menos solvente orgánico. 

Esto significa que no es necesario eliminar el agua y el oxígeno del aire circundante, lo que hace que el proceso sea más fácil de realizar y menos costoso. 

Dados los posibles beneficios económicos y ambientales, este descubrimiento podría tener un efecto enorme en las industrias químicas.

“Con una creciente necesidad de abordar las preocupaciones ambientales y reducir las emisiones de CO2, es importante desarrollar reacciones químicas que no requieran solventes orgánicos”, comentó el profesor asociado Koji Kubota. “Los reactivos de Grignard son posiblemente los reactivos más conocidos y de uso común en la industria, por lo que nuestro trabajo podría cambiar fundamentalmente la forma en que se produce una gran cantidad de productos químicos a escala, lo que lleva a una reducción significativa del impacto en el medio ambiente”.

Referencia:  “Mechanochemical synthesis of magnesium-based carbon nucleophiles in air and their use in organic synthesis” 18 November 2021, Nature Communications.

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