Un nuevo catalizador fotoactivado revoluciona la síntesis de moléculas quiral

Un equipo de químicos e ingenieros químicos del Instituto Tecnológico de California (Caltech), en colaboración con colegas de la Universidad de Pittsburgh, ha desarrollado un nuevo catalizador activado por luz que permite la deracemización fotoinducida de haluros alquilo terciarios y secundarios. Este avance, publicado en la revista Nature, detalla el funcionamiento del nuevo catalizador y sus posibles aplicaciones en la síntesis química.

Wenzheng Fan y Guosheng Liu, de la Universidad de la Academia China de Ciencias, destacan en un artículo de opinión publicado en la misma edición la complejidad que enfrentan los químicos al intentar producir enantiómeros únicos a partir de moléculas quiral. Los enantiómeros son isómeros de imagen especular que, en muchas ocasiones, presentan propiedades químicas y biológicas diferentes, siendo uno de ellos el deseado y el otro, en muchas ocasiones, indeseable o incluso peligroso.

Tradicionalmente, la solución a este problema ha sido separar las imágenes especulares en dos grupos y deshacerse del que no es útil. Sin embargo, este método resulta muy ineficiente y genera un considerable desperdicio. Por ello, la comunidad científica ha estado buscando formas más sostenibles de obtener únicamente el enantiómero deseado. La nueva técnica presentada en este estudio utiliza un catalizador activado por luz, que ofrece una alternativa más eficiente.

Funcionamiento del nuevo catalizador

El proceso comienza con la unión de un cloruro de cobre a un ligando de fosfina quiral, el cual puede modular su reactividad. Al aplicar luz, el catalizador se activa, iniciando una reacción de transferencia entre electrones individuales y el sustrato halógeno, lo que provoca la ruptura de los enlaces que los mantienen unidos. Este paso genera intermediarios radicales, que son cruciales para el desarrollo del proceso.

En la siguiente fase de la reacción, se transfiere el cloruro del complejo de cobre al radical previamente formado. Este paso deja un único ligando de fosfina quiral, lo que dirige el resto de la reacción hacia la producción del producto enantiomérico único, que era el objetivo final del proceso. El equipo demostró la eficacia de su catalizador utilizando una variedad de haluros alquilo, encontrando que en todos los casos se lograron rendimientos significativamente mayores en comparación con los métodos de separación tradicionales.

Este avance no solo representa un progreso en la química sintética, sino que también abre la puerta a la posibilidad de reducir el impacto ambiental asociado a la producción química, alineándose con la creciente necesidad de adoptar prácticas más sostenibles en la industria. La investigación y el desarrollo de este tipo de tecnologías son fundamentales para avanzar hacia un futuro donde la eficiencia y la responsabilidad ambiental vayan de la mano.