Investigadores del Instituto de Tecnología Química (ITQ) y la Universitat de València han desarrollado un innovador catalizador que permite obtener lactamas, compuestos esenciales para la industria farmacéutica, de manera sostenible. Este sistema utiliza imidas cíclicas y genera solo agua como subproducto. La investigación, publicada en Nature Communications, destaca por su enfoque en catálisis heterogénea y el diseño de materiales bimetálicos, abriendo nuevas oportunidades para procesos químicos sostenibles.
Un equipo del Instituto de Tecnología Química (ITQ), que es un centro mixto del Consejo Superior de Investigaciones Científicas (CSIC) y la Universitat Politècnica de València (UPV), junto con el departamento de Química Orgánica de la Facultad de Farmacia de la Universitat de València (UV), ha logrado desarrollar un innovador catalizador. Este sistema permite obtener lactamas, compuestos cruciales para las industrias farmacéutica y de polímeros, mediante un proceso sostenible que solo genera agua como subproducto.
Las lactamas son grupos funcionales esenciales en numerosas moléculas orgánicas. Por ejemplo, la penicilina es una lactama, y entre los medicamentos más vendidos en 2022, tres eran lactamas. “Hemos creado el primer sistema catalítico ampliamente aplicable para producir lactamas de manera práctica y selectiva a partir de compuestos orgánicos accesibles e hidrógeno”, explica Jose Ramón Cabrero Antonino, científico titular del CSIC en el ITQ.
El funcionamiento del sistema se basa en la interacción entre dos metales: la plata y el renio. La plata transforma al renio en presencia de hidrógeno, permitiendo que ambos metales colaboren para transferir hidrógeno al compuesto orgánico inicial, transformándolo en una lactama. Durante este proceso, parte del hidrógeno se incorpora a la nueva molécula mientras que el resto se combina con oxígeno, generando agua.
El equipo investigador ha analizado minuciosamente no solo la estructura del catalizador heterogéneo, sino también su activación y el mecanismo detrás de esta transformación química. Esta aproximación racional representa un avance significativo en el campo de la catálisis heterogénea aplicada a la química orgánica.
Rosa Adam Ortiz, investigadora Ramón y Cajal del Departamento de Química Orgánica en la UV, destaca que “la comprensión profunda del catalizador abre puertas a su aplicación potencial en procesos orgánicos sostenibles”. Este desarrollo también introduce un nuevo tipo de material bimetálico multifuncional como catalizador, un área que ha cobrado gran relevancia en los últimos años.
Aparte del ITQ y la UV, han sido fundamentales las colaboraciones con el Instituto de Microscopía Electrónica y Materiales de la Universidad de Cádiz (IMEYMAT) y el Sincrotrón ALBA. Estos esfuerzos conjuntos han permitido caracterizar detalladamente el catalizador y su proceso de activación mediante técnicas avanzadas.
La investigación ha recibido financiación por parte de la Generalitat Valenciana, el Ministerio de Ciencia, Innovación y Universidades, así como por otros organismos relevantes.