10.09.2020 - Institut Català d'Investigació Química (ICIQ)

Cascadas con dióxido de carbono

Novedoso proceso catalítico para convertir el CO2 en valiosos intermediarios químicos en forma de carbonatos cíclicos

El dióxido de carbono (CO2) no es sólo un gas de efecto invernadero indeseable, sino también una interesante fuente de materias primas que son valiosas y pueden ser recicladas de manera sostenible. En la revista Angewandte Chemie, los investigadores españoles han introducido un novedoso proceso catalítico para convertir el CO2 en valiosos intermediarios químicos en forma de carbonatos cíclicos.

Hacer que el CO2 reaccione no es, desafortunadamente, fácil. Actualmente, la mayor parte de la investigación se centra en la conversión del CO2) en metanol, que puede utilizarse como combustible alternativo y como materia prima para la industria química. Los innovadores procesos catalíticos podrían permitir que el CO2 se convirtiera en valiosos compuestos químicos sin tener que pasar por el metanol, quizás para la producción de plásticos biodegradables o intermedios farmacéuticos.

Un enfoque muy prometedor es la conversión del CO2 en carbonatos orgánicos, que son compuestos que contienen un bloque de construcción derivado del ácido carbónico, compuesto por un átomo de carbono unido a tres átomos de oxígeno. Los investigadores que trabajan con Arjan W. Kleij en el Instituto de Ciencia y Tecnología de Barcelona (Barcelona), el Instituto de Investigación Química de Cataluña (Tarragona) y el Instituto Catalán de Investigación y Estudios Avanzados (Barcelona), han desarrollado un proceso conceptualmente nuevo para producir carbonatos en forma de anillos de seis miembros, a partir del CO2 y de bloques básicos de fácil acceso. Estos carbonatos cíclicos tienen un gran potencial para la creación de nuevos policarbonatos basados en el CO2.

Los materiales de partida son compuestos con un doble enlace carbono-carbono y un grupo alcohólico (-OH) en un átomo de carbono vecino (alcoholes homoalíticos). En el primer paso de la reacción, el doble enlace se convierte en un epóxido, un anillo de tres miembros con un oxígeno y dos átomos de carbono. El epóxido es capaz de reaccionar con CO2 en presencia de un catalizador específico. El producto es un carbonato cíclico en forma de un anillo de cinco miembros con tres átomos de carbono y dos de oxígeno. El átomo de carbono en la "punta" del anillo de cinco miembros está unido a un átomo de oxígeno adicional. En el siguiente paso, un catalizador orgánico (base N-heterocíclica) activa el grupo OH y hace que el anillo de cinco miembros se reorganice en un anillo de seis miembros. El átomo de oxígeno del grupo OH se integra en el nuevo anillo, mientras que uno de los átomos de oxígeno del anillo original de cinco miembros forma un nuevo grupo OH. Sin embargo, la reacción inversa también tiene lugar porque el anillo original de cinco miembros es significativamente más favorable desde el punto de vista energético, y sólo una pequeña cantidad del anillo de seis miembros está presente en equilibrio. El truco es atrapar el anillo de seis miembros. El nuevo grupo OH se une a un reactivo (la acilación) porque su diferente posición lo hace considerablemente más reactivo que el grupo OH original.

Este proceso recientemente desarrollado da acceso a una amplia paleta de novedosos anillos de carbonato de seis miembros en excelentes rendimientos, con alta selectividad y bajo condiciones de reacción suaves. Esto amplía el repertorio de heterociclos y polímeros basados en el CO2, que son difíciles de producir por métodos convencionales.

Nota: Este artículo ha sido traducido utilizando un sistema informático sin intervención humana. LUMITOS ofrece estas traducciones automáticas para presentar una gama más amplia de noticias de actualidad. Como este artículo ha sido traducido con traducción automática, es posible que contenga errores de vocabulario, sintaxis o gramática. El artículo original en Inglés se puede encontrar aquí.

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