Un equipo de investigadores del Instituto de Tecnología Química (ITQ), que es un centro mixto del Consejo Superior de Investigaciones Científicas (CSIC) y la Universitat Politècnica de València (UPV), ha logrado desarrollar un innovador catalizador. Este avance permite obtener lactamas, compuestos esenciales para diversas aplicaciones en las industrias farmacéutica y de polímeros, mediante un proceso sostenible. La reacción genera únicamente agua como subproducto, lo que representa un paso significativo hacia prácticas más ecológicas en la producción química. El estudio se ha publicado en la revista Nature Communications.
Las lactamas, que son amidas presentes en numerosas moléculas orgánicas, desempeñan un papel crucial en la industria farmacéutica. Por ejemplo, la penicilina es una lactama, y entre los diez medicamentos más vendidos en 2022, tres pertenecen a esta categoría. Según Jose Ramón Cabrero Antonino, científico titular del CSIC en el ITQ y autor principal del trabajo, “hemos desarrollado el primer sistema catalítico de amplia aplicabilidad para obtener lactamas de manera práctica, sostenible y selectiva a partir de compuestos orgánicos accesibles e hidrógeno”.
Nueva metodología catalítica
El funcionamiento del sistema catalítico se basa en la interacción entre dos metales: la plata y el renio. En presencia de hidrógeno, la plata transforma al renio, permitiendo que ambos metales colaboren para introducir hidrógeno en la estructura de partida —una imida cíclica— y convertirla en lactama. Durante este proceso, parte del hidrógeno se incorpora a la molécula resultante mientras que el resto se combina con oxígeno para formar agua.
El equipo investigador ha realizado un exhaustivo análisis no solo sobre la estructura del catalizador heterogéneo desarrollado, sino también sobre su activación y el mecanismo de transformación catalítica. Esta aproximación racional marca un avance importante en el campo de la catálisis heterogénea aplicada a la química orgánica.
Innovaciones en materiales bimetálicos
Rosa Adam Ortiz, investigadora Ramón y Cajal del Departamento de Química Orgánica de la Facultad de Farmacia de la UV y coautora del estudio, destaca que “la comprensión profunda de la estructura del catalizador abre nuevas posibilidades para su aplicación en procesos orgánicos sostenibles”. Además, este trabajo introduce un nuevo tipo de material bimetálico multifuncional como catalizador, área que ha cobrado relevancia recientemente debido a su potencial para utilizar hidrógeno en reacciones químicas.
Las colaboraciones con instituciones como el Instituto de Microscopía Electrónica y Materiales de la Universidad de Cádiz (IMEYMAT) y el Sincrotrón ALBA han sido fundamentales para llevar a cabo una caracterización detallada del catalizador y su proceso de activación. En particular, estudios realizados en el Sincrotrón ALBA han permitido observar diferencias electrónicas y estructurales locales entre los nanocatalizadores bimetálicos.
Financiación e implicaciones futuras
La investigación cuenta con financiación por parte de diversas entidades como la Generalitat Valenciana, el Ministerio de Ciencia, Innovación y Universidades, así como por parte de fundaciones como “la Caixa” y el Programa Severo Ochoa del ITQ (UPV-CSIC). Este esfuerzo conjunto no solo resalta los avances científicos logrados sino también las perspectivas prometedoras que se abren para futuras investigaciones en catálisis sostenible.
Preguntas sobre la noticia
¿Qué es el nuevo catalizador desarrollado por el ITQ y la UV?
Es un sistema que permite obtener lactamas de manera sostenible a partir de compuestos orgánicos accesibles, generando solo agua como subproducto.
¿Por qué son importantes las lactamas en la industria farmacéutica?
Las lactamas son compuestos esenciales para la fabricación de fármacos, incluyendo la penicilina, y son fundamentales en la estructura de muchas moléculas orgánicas relevantes.
¿Cómo funciona el nuevo sistema catalítico?
El sistema utiliza plata y renio para transformar un compuesto orgánico (imida cíclica) en una lactama mediante un proceso de hidrogenación, donde parte del hidrógeno se incorpora a la molécula y el resto genera agua.
¿Qué avances aporta esta investigación al campo de la catálisis?
La investigación presenta un nuevo tipo de material bimetálico multifuncional como catalizador, abriendo nuevas vías para procesos orgánicos sostenibles en catálisis heterogénea.
¿Quiénes colaboraron en esta investigación?
Además del ITQ y la UV, colaboraron el Instituto de Microscopía Electrónica y Materiales de la Universidad de Cádiz (IMEYMAT) y el Sincrotrón ALBA.
¿Cómo fue financiada esta investigación?
La investigación fue financiada por la Generalitat Valenciana, el Ministerio de Ciencia, Innovación y Universidades, la fundación “la Caixa” y el Programa de Excelencia Severo Ochoa del ITQ.
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