Los químicos de RUDN han creado un catalizador "verde" para sintetizar moléculas complejas para la medicina y la industria

Para la síntesis de moléculas complejas para la industria farmacéutica, agroquímica y química, se utilizan reacciones de combinación cruzada: la Unión de dos átomos de carbono de diferentes moléculas. Una de las reacciones de combinación cruzada es la reacción de Suzuki. Para ello se necesitan catalizadores a base de paladio. El metal noble permite una reacción efectiva, pero puede «lavarse» y caer en el producto resultante. Esto es especialmente indeseable, por ejemplo, en la producción de medicamentos.

«Para detener el lavado de metal durante el ciclo catalítico, proponemos el uso de compuestos organometálicos. La fuerte interacción entre los ligamentos orgánicos y los metales forma complejos altamente estables. Esta interacción efectiva ayuda a evitar que el metal se lixivie», el profesor Leonid Voskresensky, decano de la Facultad de Ciencias físicas, matemáticas y naturales de RUDN.

Los químicos de RUDN crearon un nanocatalizador de paladio Basado en carbenos n-heterocíclicos (NHC). Después de su uso, no deja rastros de paladio en el producto. El catalizador demostró ser efectivo y económico para la reacción de Suzuki entre el ácido fenilbórico y los cloruro de arilo. La reacción fue a 90℃ durante ocho horas. Después de eso, el residuo sólido se lavó en agua y acetato de etilo, se secó y se realizó la reacción nuevamente para verificar cómo cambia la estructura y la eficiencia del catalizador. Los químicos también probaron diferentes condiciones de reacción (temperatura, disolvente y base) para encontrar las óptimas.

Después de separar el catalizador, los químicos realizaron un análisis espectroscópico del filtrado y se aseguraron de que no contenía paladio. El rendimiento máximo del producto final fue del 97% para uno de los cloruros de arilo. Esto es comparable a los resultados de otros catalizadores, pero a diferencia de los análogos, el consumo del catalizador fue menor. Además, se usó un solvente" verde«, una solución acuosa de isopropanol. Después de 10 ciclos de uso, la eficiencia del catalizador se mantuvo prácticamente sin cambios, quedando por encima del 90%. Además, después del noveno uso, los químicos probaron la estructura del nanocatalizador con un microscopio electrónico de barrido y descubrieron que se mantuvo casi igual que antes del primer uso.

«El nanomaterial híbrido actúa como un catalizador altamente activo en la reacción de Suzuki entre los cloruros de arilo y el ácido fenilbórico. El catalizador mostró una excelente actividad y estabilidad, se puede reutilizar al menos diez veces sin ninguna pérdida significativa de actividad. Después del noveno lanzamiento, el catalizador mostró una estructura casi similar en comparación con el catalizador fresco. No encontramos rastros de paladio en los productos, y las pruebas de lixiviación confirmaron que la reacción fue realmente heterogénea», 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