Los investigadores idean una forma más barata y rápida de producir aminas de forma continua
La nueva técnica es especialmente atractiva para las operaciones de fabricación descentralizadas
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Investigadores de la Universidad Estatal de Carolina del Norte han desarrollado una técnica más rápida y menos costosa para producir aminas impedidas, una clase de sustancias químicas que se utilizan como componentes básicos en productos que van desde productos farmacéuticos y agroquímicos hasta detergentes y diodos orgánicos emisores de luz.
Investigadores de la Universidad Estatal de Carolina del Norte han desarrollado una técnica más rápida y menos costosa para producir aminas impedidas, una clase de sustancias químicas utilizadas como componentes básicos en productos que van desde los farmacéuticos y los agroquímicos hasta los detergentes y los diodos orgánicos emisores de luz. El éxito de la nueva técnica es posible gracias a dos cosas. En primer lugar, al utilizar un reactor de flujo continuo que permite el flujo continuo tanto de gases como de líquidos en un formato de flujo segmentado, los investigadores pudieron hacer que la cinética de la reacción fuera mucho más eficiente. En segundo lugar, la nueva técnica utiliza un cocatalizador -el ácido benzoico fluorado- que reduce la cantidad de energía necesaria para realizar algunas de las reacciones necesarias en el proceso.
Milad Abolhasani, NC State University
"Las aminas impedidas se utilizan en una enorme variedad de productos, pero todas las técnicas existentes para producirlas son complicadas y caras", explica Milad Abolhasani, autor de un artículo sobre la nueva técnica y profesor asociado de ingeniería química y biomolecular en NC State. "Nos propusimos desarrollar un método mejor para sintetizar estas aminas impedidas, y lo conseguimos".
Una de las técnicas menos costosas para producir aminas impedidas es la hidroaminometilación, o HAM. Sin embargo, la industria química ha evitado en gran medida el uso de la HAM, porque hay demasiadas maneras de que las cosas salgan mal, dejando a los productores con productos químicos indeseables en lugar de las aminas funcionalizadas que estaban tratando de hacer. Los investigadores han mejorado el proceso HAM a lo largo de los años. Pero todas las técnicas para evitar los subproductos indeseables han supuesto ampliar el tiempo del proceso HAM, de modo que se necesitan horas para realizar todas las reacciones necesarias. Hasta ahora.
"Hemos desarrollado una técnica de HAM que hace uso de las tecnologías de reactores de flujo continuo para producir aminas impedidas de forma más eficiente", afirma Abolhasani. "Nuestro proceso HAM dura menos de 30 minutos en la mayoría de los casos. Los únicos productos son aminas impedidas y agua. Y podemos reciclar el catalizador primario, rodio/N-Xantphos, lo que reduce aún más los costes".
El éxito de la nueva técnica es posible gracias a dos cosas. En primer lugar, al utilizar un reactor de flujo continuo que permite el flujo continuo tanto de gases como de líquidos en un formato de flujo segmentado, los investigadores pudieron hacer que la cinética de la reacción fuera mucho más eficiente. En segundo lugar, la nueva técnica utiliza un co-catalizador -el ácido benzoico fluorado- que reduce la cantidad de energía necesaria para llevar a cabo algunas de las reacciones necesarias en el proceso HAM.
En última instancia, esta técnica reduce el coste de producción de las aminas impedidas utilizando materias primas baratas, lo que permite a los usuarios producirlas más rápidamente y sin subproductos tóxicos.
"Al diseñar un sistema de catalizador cooperativo, hemos demostrado que la velocidad de las reacciones de HAM en nuestro sistema puede ser 70 veces mayor que la de los procesos de vanguardia existentes", afirma Malek Ibrahim, primer autor del artículo y antiguo investigador postdoctoral en NC State. "Este proceso es también un buen ejemplo de cómo las plataformas de química de flujo pueden mejorar la frecuencia de renovación de los catalizadores, lo que es cada vez más importante a medida que sube el precio de los catalizadores de rodio".
La nueva técnica es especialmente atractiva para las operaciones de fabricación descentralizadas, ya que el reducido tamaño del equipo necesario y su escalabilidad permiten a los usuarios producir eficazmente aminas impedidas in situ y bajo demanda.
"Es más, la misma técnica puede utilizarse también para producir enaminas -que son otros componentes químicos- bajo demanda, simplemente ajustando los disolventes que utilizamos en el reactor de flujo", afirma Ibrahim. "Se puede pasar literalmente de producir aminas a enaminas sin tener que detener el proceso de producción, ya que lo único que se cambia es la mezcla de disolventes".
Los investigadores han presentado una patente provisional sobre la nueva técnica y ahora buscan socios industriales para generalizar su uso.
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