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Un equipo de científicos del Centro Singular de Investigación en Química Biolóxica e Materiais Moleculares (CiQUS) de la Universidad de Santiago de Compostela (USC) ha desarrollado un nuevo método fotocatalítico más sostenible que emplea luz roja de baja energía en combinación con catalizadores sólidos reutilizables.
Esta innovación permite promover reacciones químicas de forma eficiente, limpia y con menor impacto ambiental, representando un avance significativo hacia una química más verde y responsable.
La investigación, publicada en la prestigiosa revista Journal of the American Chemical Society, es fruto de la colaboración entre los grupos que dirigen Martín Fañanás y Manuel Souto, y supone un paso adelante en el uso de la fotocatálisis —una técnica que utiliza la luz para activar reacciones químicas— como alternativa a métodos convencionales más contaminantes o de alto consumo energético.
“La química moderna busca procesos sostenibles que reduzcan el consumo energético y eviten el uso de materiales contaminantes o difíciles de recuperar”, explican Fañanás y Souto. En ese sentido, la luz roja se presenta como una herramienta ideal: tiene baja energía pero gran capacidad de penetración, lo que facilita su aplicación en procesos a gran escala o incluso en entornos biológicos.
Hasta ahora, la mayoría de los fotocatalizadores utilizados eran homogéneos, es decir, se disuelven en el medio de reacción y no pueden ser recuperados ni reutilizados fácilmente, lo que genera residuos y encarece los procesos. El equipo del CiQUS propone una alternativa: fotocatalizadores heterogéneos basados en redes orgánicas covalentes (COFs), materiales porosos y ordenados que pueden reutilizarse sin pérdida de eficiencia.
Los investigadores diseñaron un COF especial que incorpora un fragmento molecular fotoactivo basado en una estructura de benzotiadiazol, capaz de absorber luz roja y generar las especies reactivas necesarias para iniciar la transformación química. El material, al ser insoluble, puede recuperarse fácilmente tras la reacción y reutilizarse hasta seis veces sin perder rendimiento, algo imposible con los fotocatalizadores convencionales.
Para demostrar la eficacia del método, los científicos lo aplicaron a una reacción modelo de sulfonilación directa de enlaces C–H en anilinas, obteniendo sulfonas, compuestos esenciales en numerosos fármacos y moléculas bioactivas. “Desarrollar métodos directos, limpios y versátiles para producir sulfonas a partir de materias primas simples es de gran interés para la síntesis orgánica y la industria química”, subrayan los responsables del estudio. Con cantidades mínimas de catalizador y bajo condiciones suaves, el sistema logró transformar eficientemente una amplia gama de compuestos, demostrando su potencial para aplicaciones reales.
El éxito del proyecto se debe a la colaboración interna entre los grupos de Fañanás y Souto, una cooperación que forma parte del programa CiQUS-Synergy, destinado a fomentar el trabajo conjunto entre equipos del centro. El grupo de Martín Fañanás Mastral aportó su experiencia en síntesis orgánica y fotocatálisis, mientras que el de Manuel Souto se encargó del diseño y la preparación de los COFs fotoactivos. Esta sinergia permitió integrar conocimientos complementarios y obtener un resultado de alto impacto científico.
El CiQUS, reconocido por la Xunta de Galicia como Centro de Investigación del Sistema Universitario de Galicia (CIGUS) por la calidad e impacto de su trabajo, cuenta con financiación de la Unión Europea a través del Programa Galicia FEDER 2021-2027.
Más allá de su relevancia académica, este avance abre la puerta a nuevas aplicaciones de los COFs en procesos fotocatalíticos sostenibles, no solo en el campo de la síntesis orgánica, sino también en otros ámbitos donde la luz roja ofrece ventajas evidentes, como la biomedicina o la energía limpia.
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