Los químicos de RUDN crearon un catalizador-interruptor reutilizable para sintetizar dos compuestos diferentes

Los análogos de azufre de los ésteres simples se llaman sulfuros. Cuando se oxidan, uno o dos átomos de oxígeno se unirán al átomo de azufre. Se obtienen sulfóxidos o sulfonas. Las sulfonas se utilizan, por ejemplo, como colorantes de telas y papel, y varios sulfóxidos se incluyen en medicamentos contra la ulceración. Uno de los principales problemas en la oxidación de sulfuros es unir el número correcto de átomos de oxígeno al azufre, es decir, por ejemplo, no peroxidar el sulfuro con dos átomos en lugar de uno y obtener una sulfona en lugar de sulfóxido. Los químicos de RUDN han creado un catalizador universal: es adecuado para la síntesis de sulfones y sulfóxidos y «cambia» de un modo a otro a medida que cambia la temperatura. Además, permite la reacción en condiciones ecológicas y se puede reutilizar.

«Uno de los principales problemas con la oxidación selectiva de sulfuros a sulfóxidos es la oxidación excesiva a sulfones. Los oxidantes fuertes oxidan fácilmente los sulfuros a sulfones, pero esto también puede ocurrir con reactivos más suaves. Hemos demostrado la posibilidad de aplicar un catalizador conmutable para oxidar sulfuros a sulfóxidos o sulfones dependiendo de la temperatura de reacción. El análisis de las condiciones de reacción mostró que el catalizador funciona mejor en el medio acuático, que junto con el uso de oxígeno como oxidante y la posibilidad de uso secundario crea una de las condiciones más ecológicas de dicha oxidación», — profesor Leonid Voskresensky, decano de la Facultad de Ciencias físicas, matemáticas y naturales de RUDN.

Los químicos han propuesto un catalizador que consiste en un nanomaterial basado en un marco de organosilicio poroso y un líquido iónico de óxido de tungsteno. Para probar su efecto catalítico, los químicos de RUDN lo agregaron a una solución de uno de los sulfuros y agitaron la mezcla a una temperatura de 25℃ o 50℃ y con suministro de oxígeno. Después de la reacción, el nanocatalizador se filtró y se lavó en acetato de etilo. Los químicos optimizaron la reacción «recogiendo» el solvente, el tiempo de reacción y la cantidad de catalizador que dan el rendimiento máximo del producto final.

La reacción más efectiva fue en las condiciones más" simples«: 10 mg de catalizador, solución acuosa, dos horas de reacción. Bajo tales condiciones, fue posible lograr el 98% de la salida del producto. A temperatura ambiente, se obtuvieron sulfóxidos (rendimiento 92% −99% dependiendo del sulfuro original), con un aumento de la temperatura a 50℃ — sulfones (90% −97%). Después de ocho ciclos de uso y lavado, la eficiencia del catalizador prácticamente no disminuyó.

«Hemos demostrado la eficacia de este nanocatalizador reutilizable para la oxidación aeróbica selectiva de sulfuros a sulfóxidos o sulfones en función de la temperatura. Además, un catalizador que se separa fácilmente de la mezcla de reacción se puede reutilizar repetidamente sin reducir significativamente su rendimiento. La facilidad de preparación del catalizador y su amplio campo de aplicación tanto para sulfóxidos como para sulfones en condiciones suaves lo hacen adecuado para aplicaciones prácticas», Rafael Luque, profesor Del centro de diseño molecular y síntesis de compuestos innovadores para la medicina RUDN.

Los resultados se publican en la revista molecular Catalysis.