Los investigadores han demostrado que los gases residuales de la industria del acero se pueden utilizar en la preparación de productos farmacéuticos y productos químicos finos.1
La fabricación de acero es uno de los procesos industriales con mayores emisiones de carbono en el mundo moderno.2 El paso de refinación principal utiliza un alto horno para calentar el mineral de hierro con carbón, reduciéndolo a acero y generando gases residuales en el proceso. Este llamado gas convertido consiste principalmente en monóxido de carbono, dióxido de carbono y nitrógeno. En la mayoría de las plantas de producción, el monóxido de carbono reacciona con el oxígeno para generar calor y más dióxido de carbono. La mezcla resultante de dióxido de carbono y nitrógeno se libera a la atmósfera.
Ahora, los investigadores dirigieron Matías Beller Y Rajinhali Jagadish del Instituto Leibniz de Catálisis, Alemania, y W denis chusov del Instituto Nesmeyanov de Compuestos Orgánicos en Rusia mostró que el gas del transformador puede actuar como materia prima para las principales transformaciones orgánicas. «Pensamos que este producto de desecho podría usarse en algunos procesos», explica Chusov. El monóxido de carbono se considera un agente reductor altamente selectivo porque no puede hidrogenar grupos funcionales. Nos sorprendió gratamente durante nuestra investigación que el desviador de gas funcionó mucho mejor de lo esperado.
El grupo se centró inicialmente en la conjugación de nitroarenos con ácidos carboxílicos en una reacción intermedia utilizando un catalizador a base de rutenio. Al realizar la reacción en una atmósfera de gas convertido, se obtuvieron rendimientos muy altos de moléculas diana deseables, incluidos paracetamol y vorinostat, que se utilizan para tratar el linfoma cutáneo de células T. Además, el proceso no se inhibe significativamente por las impurezas a base de azufre que se encuentran comúnmente en el gas.
La misma atmósfera de gas convertidor también demostró ser eficaz para realizar la formación de enlaces de sustitución carbono-nitrógeno a través de una amina reductora con un catalizador de rodio. El agente antifúngico butenafina se puede preparar en grandes cantidades con una gama de otros compuestos.
El equipo dice que su concepto no requiere preocupaciones de seguridad inusuales. A diferencia de los agentes reductores basados en metales o hidruros, no produce productos secundarios sólidos, lo que puede complicar el proceso de purificación.
No está claro exactamente cómo proceden las reacciones del medio, pero los investigadores creen que el gas convertidor reacciona con los catalizadores metálicos para formar especies de carbonilo metálico altamente activas que luego se combinan con los reactivos para formar nuevos enlaces carbono-nitrógeno. Parece que el dióxido de carbono en el gas convertidor también acelera la reacción.
“Cada vez que puedes sacar un producto de desecho y convertirlo en algo útil es un avance realmente importante”, comenta. jennifer amor de la Universidad de Calgary, Canadá, cuya investigación incluye el desarrollo de nuevas transformaciones catalíticas. «La síntesis de tantas moléculas de interés en el mundo real es particularmente convincente y, en general, estaba muy entusiasmado con este estudio».
El equipo espera que el gas convertidor se pueda utilizar para realizar más transformaciones reductivas a gran escala en el futuro. «En particular, el gas desviado de las acerías puede reemplazar las fuentes de gas natural en procesos industriales a gran escala bien conocidos, como la síntesis de ácido acético y urea», agrega Chusov.
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