Nuevo método basado en la luz para una producción más rápida de fármacos

Investigadores de la Universidad Tecnológica de Eindhoven (TU/e), en Países Bajos, han desarrollado un nuevo método para convertir hidrocarburos gaseosos de bajo peso en moléculas más complejas iluminando los hidrocarburos con luz en presencia de un catalizador adecuado que permite una producción más rápida y verde de componentes básicos para fármacos, según publican en la revista ‘Science’.

En la industria, los hidrocarburos gaseosos, como el etano y el metano, se transforman con frecuencia en moléculas que pueden actuar como bloques de construcción para productos farmacéuticos y agroquímicos.

Típicamente, estos procesos tienen lugar a altas temperaturas y presiones, y también pueden producir grandes cantidades de contaminantes. El nuevo proceso es más rápido y genera poco o ningún desperdicio de material.

En la sociedad moderna, los alcanos gaseosos como el propano, el isobutano y el metano se combinan regularmente para obtener energía. Estas moléculas relativamente baratas y abundantes también se pueden usar para producir moléculas complejas para medicamentos o productos químicos en la agricultura.

Los procesos actuales a gran escala que activan estas moléculas para reacciones químicas posteriores tienen lugar a altas temperaturas y presiones, que son condiciones de reacción severas que pueden ser difíciles y costosas de mantener, mientras que también conducen a una generación sustancial de desechos.

Además, para el caso específico del metano, las altas temperaturas necesarias para la activación niegan el uso de cualquier producto resultante en medicamentos, ya que las moléculas orgánicas simplemente se desintegran.

Convertir alcanos en bloques de construcción útiles para medicamentos

El equipo de investigación, dirigido por Timothy Noël, de TU/e, en colaboración con investigadores de la Universidad ShanghaiTech (China), la Universidad de Pavía (Italia) y Vapourtec Ltd. (Reino Unido), ha ideado un nuevo proceso para la activación de alcanos utilizando luz a temperatura ambiente y baja presión.

“Este es un avance significativo para convertir alcanos en bloques de construcción útiles para medicamentos y materiales para otras industrias –señala Noël–. Nuestro enfoque permite el uso inmediato de alcanos para moléculas más complejas sin muchos subproductos no deseados, al tiempo que disminuye la contaminación y simplifica el proceso de activación”.

Para realizar este nuevo proceso, los investigadores tuvieron que lidiar con dos problemas principales. Primero, necesitaban un método que pudiera romper o romper fácilmente los enlaces CH con una energía de disociación de enlaces (BDE) entre 96,5 y 105 kcal mol-1. Los enlaces CH en metano son los más difíciles de romper.

En segundo lugar, el manejo de alcanos gaseosos requiere tecnologías a medida que puedan poner a los alcanos en contacto cercano con un catalizador en un entorno de reacción cuidadosamente monitoreado. Los investigadores resolvieron ambos problemas excitando los alcanos con luz ultravioleta (aproximadamente 365 nm) en presencia de un catalizador adecuado a temperatura ambiente.

“El catalizador utilizado es el decatungstato. Cuando se ilumina, el catalizador se vuelve altamente energético y luego tiene suficiente energía para dividir los enlaces CH. Encontramos que esto funciona para metano, etano, propano e isobutano”, explica Noël.

Y agrega: “Nuestro nuevo enfoque es más rápido que los enfoques tradicionales, y estamos entusiasmados de ver cómo se desarrolla. Este estudio ha empleado microrreactores dado que facilitan un mayor control sobre las condiciones de reacción, un mejor confinamiento de las materias primas gaseosas y una iluminación más fácil del catalizador. En el futuro, consideraremos reactores que pueden permitir mayores capacidades de producción”, apostilla.

Este nuevo método allana el camino para la producción más barata de algunos medicamentos dado que el costo de activar los gases para su producción sería menor.

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