La hidrogenación es una de las manipulaciones químicas más básicas. Como químico orgánico sintético, he realizado cientos de hidrogenaciones. La reacción es bastante simple. El material de partida se disuelve en algún tipo de solvente (generalmente un alcohol), se agrega un catalizador y luego el contenedor se presuriza con gas hidrógeno. Después de un cierto tiempo de agitación / agitación, el contenedor se despresuriza y se obtiene el producto de reacción. La hidrogenación agrega hidrógeno a una molécula que es deficiente en hidrógeno; Lo usamos a gran escala para hacer margarina y crisco, por ejemplo. Es una reacción probada en el tiempo que es confiable y casi siempre tendrá éxito si la combinación correcta de presión, cantidad de catalizador y tiempo de reacción se selecciona.
El inconveniente de la hidrogenación es que el catalizador requerido es casi siempre siempre Un metal precioso como paladio o platino. El metal se molesta en partículas finas y luego se incrusta en carbono activado (la carga de metal al 1% -5% es un rango común), y ese material se usa para la hidrogenación. Debido a que el carbono activado se “absorbe” y se adhiere a muchos compuestos orgánicos, a menudo el catalizador no puede reutilizarse para la hidrogenación sin un reciclaje extenso y aislamiento / tratamiento de las partículas de metales preciosos. Como resultado, la hidrogenación en escamas grandes a veces puede ser muy costosa.
Soy un gran fanático de las reacciones de hidrogenación, ya que mi primer trabajo como químico profesional estaba trabajando en un laboratorio especializado en hidrogenaciones. He manejado casi todos los catalizadores de hidrogenación conocidos por el hombre, por lo que estaba particularmente interesado en leer un artículo reciente en la revista Science que promete la efectividad de los catalizadores de metales preciosos regulares pero a una fracción de el costo. Los investigadores (un grupo de investigadores de la Universidad de Tufts) tomaron un pequeño bloque de metal de cobre y lo colocaron a aproximadamente 3 pulgadas de distancia de una pequeña pieza de paladio. Luego calentaron el paladio (al vacío) a temperaturas extremadamente altas, lo que provocó que el metal se evapore. Los átomos individuales del gas de metal precioso golpean la superficie del bloque de cobre, enfriándose inmediatamente y formando pequeñas protuberancias de paladio en la superficie. La microscopía electrónica confirmó que los átomos individuales del paladio se habían incrustado en la superficie del cobre; No formaron grupos, pero se espolvoraron al azar a través de la superficie.
Este material de cobre-paladio se probó como catalizador en la hidrogenación de materiales orgánicos típicos como el estireno, donde se realizó a altos estándares. Es un logro notable en el campo de la hidrogenación. Con el costo de todos los metales preciosos aumentando (sin mencionar el costo ambiental de la minería de paladio y platino), cualquier cosa que reduzca la cantidad de desechos químicos producidos en un proceso sea digno de notificación. Esta nueva investigación permite a los químicos como yo imaginar procesos químicos a gran escala que utilizan la hidrogenación pero que ahora son mucho más económicas. El informe científico fue una sólida pieza de química, muy digna de lectura.
La fuente de este artículo se puede encontrar en:
Kyriakou, G., et al . “Geometrías de átomos de metal aislados como estrategia para hidrogenaciones heterogéneas selectivas”. Science , 2012 , 335 , 6073.
