Per què no CATALITZA un CATALITZAdor?

Posted on 19/04/2011 per

1


Quan es porta a terme una reacció química es busca tenir un rendiment proper al 100% i per fer-ho s’intenta optimitzar al màxim el procediment per tal d’arribar a l’objectiu marcat. A més a més, si la reacció és catalítica, es busca que el catalitzador maximitzi la seva activitat, però sovint ens oblidem que per maximitzar-ne l’activitat el que caldria fer és evitar-ne la seva descomposició, i aquest és precisament un dels problemes de la reacció de metàtesis d’olefines catalitzat per compostos de ruteni, on el catalitzador acostuma a no ser sempre estable. És aquí on entren en joc les reaccions de desactivació o descomposició, i cal estudiar-les per tal d’evitar-les, per molt que sembli un contrasentit. En un article recentment acceptat en el Chemical Communications [A. Poater, N. Bahri-Laleh, L. Cavallo, Chem. Comm. 2011, DOI: 10.1039/b000000x] es presenta una defensa de la segona generació de catalitzadors de ruteni de Grubbs per a la metàtesi d’olefines respecte a reaccions d’activació d’un enllaç carboni-hidrogen. Calen estratègies precises per tal d’evitar aquesta activació, que és, en el fons sinònim de desactivació de l’activitat catalítica que es pretén. Simulacions computacionals són l’eina que ha permès racionalitzar de forma precisa el paper que juguen modificacions en l’estructura del catalitzador, i la forma en com aquestes modificacions cooperen entre sí. Aquest treball científic s’ha dut a terme gràcies a l’acció de tres estats, començant des de Catalunya, concretament Girona, a través de l’Institut Català de Recerca de l’Aigua (ICRA), Itàlia a la Università di Salerno, i finalment l’Iran Polymer and Petrochemical Institute (IPPI).

Figura 1. Lligands NHC objecte d’estudi.

Els resultats racionalitzen de forma clara quin és el paper de l’estructura del lligand N-herocíclic carbè (NHC) que està unit al ruteni (veure la Figura 1). De fet, la substitució orto del mateix en marca la seva potencial desactivació. A més a més, es clarifica quin és el paper del grup alquilidè enllaçat també al metall. La Figura 2 recull quins han estat els passos estudiats en el procés de desactivació i la segona barrera és la que marca el màxim energètic de la reacció que cal maximitzar per evitar que aquest procés sigui competitiu amb l’activitat catalítica de la metàtesi d’olefines.

Figura 2. Primers dos passos del procés de deactivació (l’espècie 5 és el producte del mencionat procés).

En conclusió, sovint, cal saber primer amb què i per què es desactiva un catalitzador, per tal de trobar el catalitzador més actiu per una reacció química determinada. O sigui, és convenient fer un pas enrere per fer-ne dos endavant llavors. La Figura 3 mostra de forma simbòlica que “una bona defensa és el millor atac”.

Figura 3. Descripció gràfica que un catalitzador ha de ser fort per evitar reaccions paral·leles no desitjades de descomposició.

Anuncis
Posted in: Notícies