Reciclaje de CO₂ y desarrollo eficiente de fármacos: abordar dos problemas con una sola reacción
El trabajo marca un avance especialmente grande, ya que el CO₂ se utiliza para llevar a cabo un tipo de transformación tradicionalmente difícil con una eficiencia sin precedentes
Un nuevo método que utiliza la electricidad ofrece la posibilidad de reciclar elCO2 a la vez que realiza una reacción notoriamente difícil, produciendo compuestos potencialmente útiles para el desarrollo de fármacos.
Representación artística de la electricidad que permite la adición de CO₂ a compuestos heteroaromáticos.
Illustration provided by Tsuyoshi Mita
Científicos del Instituto de Diseño y Descubrimiento de Reacciones Químicas (ICReDD) de la Universidad de Hokkaido han desarrollado un método que tiene el potencial de ayudar a reciclar elCO2 residual al tiempo que produce moléculas útiles para el desarrollo de fármacos.
Además de la demanda cada vez más importante de neutralidad del carbono, los químicos están cada vez más interesados en utilizar el dióxido de carbono (CO2) en las síntesis, ya que es abundante, barato, relativamente no tóxico y renovable. Sin embargo, la reactividad delCO2 es relativamente baja. Para superar esto, el equipo dirigido por el profesor Tsuyoshi Mita utilizó un método electroquímico en el que se añade un electrón a la molécula deCO2 o a la otra molécula de la solución, lo que facilita la reacción entre ellas.
Este trabajo supone un avance especialmente grande, ya que elCO2 se utiliza para llevar a cabo un tipo de transformación tradicionalmente difícil con una eficacia sin precedentes. Cuando se cumplen ciertas condiciones, los electrones pueden compartirse entre muchos átomos de una molécula mediante lo que se denomina un sistema aromático. Estos sistemas son especialmente estables y difíciles de romper, pero el nuevo método desarrollado en el ICReDD es capaz de desaromatizar, o romper, estos sistemas aromáticos estables añadiendoCO2 a la molécula con la ayuda de la electricidad. Este proceso tiene el potencial de reciclar elCO2 y, al mismo tiempo, producir ácidos dicarboxílicos de alto valor añadido a partir de materiales de partida sencillos, resolviendo dos problemas a la vez.
Antes de los experimentos propiamente dichos, los científicos del ICReDD examinaron varios compuestos heteroaromáticos calculando sus potenciales de reducción, que es una medida de cómo reacciona un compuesto cuando se somete a un entorno eléctrico. Los resultados permitieron a los investigadores identificar compuestos potencialmente reactivos y llevar a cabo experimentos electroquímicos específicos. Demostraron que una amplia variedad de sustratos que presentan potenciales de reducción muy negativos pueden someterse con gran eficacia a esta adición dearomativa sin precedentes de dos moléculasde CO2. Los ácidos dicarboxílicos obtenidos pueden modificarse fácilmente y de forma rentable para convertirlos en intermedios clave de compuestos biológicamente activos, lo que podría conducir a un desarrollo de fármacos más eficiente y económico. Los investigadores que participaron en el estudio atribuyen el rápido desarrollo de este nuevo proceso a su estrategia de realizar primero análisis computacionales que informaron de sus decisiones experimentales en el laboratorio.
"Empecé a aprender química computacional cuando me incorporé al ICReDD. En un año, pude utilizar técnicas de cálculo avanzadas, lo que fue muy útil para guiar mis decisiones en el laboratorio", dijo el primer autor, el Dr. Yong You. "Sólo tardé ocho meses en completar la investigación y publicar el artículo, lo que es mucho más rápido que un proyecto convencional con experimentos. Se ahorra mucho tiempo de investigación porque un ordenador puede predecir de forma fiable la viabilidad de las estructuras de los reactantes y las posibles vías de reacción", comentó Tsuyoshi Mita, que dirigió este proyecto.
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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