Sintetizar compuestos orgánicos a bajo coste

Gracias al uso de metales preciosos como paladio, oro, iridio y rodio como catalizadores se han logrado importantes avances en la síntesis de compuestos orgánicos. No obstante, los metales preciosos son de los elementos más escasos y costosos. En algunas reacciones también es posible utilizar estaño, pero se trata de un elemento tóxico que puede ser perjudicial para el medio ambiente.

El estudio de los procesos naturales de formación de moléculas que aprovechan la reactividad de los metales más abundantes para producir compuestos de carbono puede servir a la química orgánica. Dentro del marco del proyecto financiado por la Unión Europea «Redox ligands and iron complexes for sustainable catalysis» (FESUSTCAT) se investigaron los catalizadores a base de hierro para diferentes tipos de reacciones importantes.

Seguramente los compuestos orgánicos más variados y abundantes son los compuestos heterocíclicos, cíclicos y los que contienen dos o más tipos de átomos diferentes. Los científicos estudiaron la actividad de un conocido catalizador de hierro en las reacciones de cicloisomerización, en las que un compuesto se transforma en otro que contiene los mismos átomos pero cuya configuración es diferente. También diseñaron algunos innovadores catalizadores de hierro y describieron su actividad en la cicloisomerización.

Se pusieron a punto algunos métodos para el uso de innovadores catalizadores a base de hierro en reacciones reductivas de ciclación vía radicales y reacciones de adición de radicales por transferencia de átomos. La ciclación vía radicales consiste en la formación de estructuras cíclicas utilizando como intermediarios radicales libres muy reactivos. La adición de radicales por transferencia de átomos es una posible reacción de formación de enlaces carbono-carbono con un catalizador metálico. Ambas reacciones son importantes para el sector industrial. Los científicos demostraron que el hierro es un elemento que no daña el medio ambiente y que puede sustituir a los residuos de estaño tóxicos en las reacciones con radicales.

Gracias a esta investigación se demostró el valor del hierro como sustituto del estaño tóxico en las reacciones con radicales y fue posible comprender mejor las condiciones de reacción necesarias para la catálisis a base de hierro. El uso del hierro en el futuro podría mejorar la seguridad y disminuir los costes asociados a las vías de síntesis de compuestos heterocíclicos, lo cual tendría consecuencias importantes para la economía de la Unión Europea.