Na industria, hidrocarbonetos gasosos como etano e metano são freqüentemente transformados em moléculas que podem atuar como blocos de construção para produtos farmacêuticos e agroquímicos. Tipicamente, esses processos ocorrem em altas temperaturas e pressões, e também pode produzir grandes quantidades de poluentes. Pesquisadores da Universidade de Tecnologia de Eindhoven (TU / e) desenvolveram um novo método para a conversão imediata de gases, hidrocarbonetos de baixo peso para moléculas mais complexas em temperaturas ambientes e baixas pressões, iluminando as moléculas com luz na presença de um catalisador adequado. Notavelmente, este novo processo é mais rápido e leva a pouco ou nenhum desperdício de material. Este trabalho foi publicado hoje na revista. Ciência .

Na sociedade moderna, alcanos gasosos como propano, isobutano e metano são regularmente queimados para obter energia. Essas moléculas relativamente baratas e abundantes também podem ser usadas para produzir moléculas complexas para medicamentos ou produtos químicos na agricultura.

Os processos atuais em grande escala que ativam essas moléculas para reações químicas subsequentes ocorrem em altas temperaturas e pressões, que são condições de reação adversas que podem ser difíceis e caras de manter, ao mesmo tempo, levando a uma geração substancial de resíduos. Também, para o caso específico do metano, as altas temperaturas necessárias para a ativação negam o uso de quaisquer produtos resultantes em medicamentos, pois as moléculas orgânicas simplesmente se desintegram.

Uma equipe de pesquisa liderada por Timothy Noël da TU / e, em colaboração com pesquisadores da ShanghaiTech University (China), Universidade de Pavia (Itália), e Vapourtec Ltd. (Reino Unido), desenvolveram um novo processo para a ativação de alcanos usando luz em temperatura ambiente e pressão mais baixa.

Avanço significativo

"Este é um avanço significativo para a conversão de alcanos em blocos de construção úteis para medicamentos e materiais para outras indústrias, "diz Noël." Nossa abordagem permite o uso imediato de alcanos para moléculas mais complexas sem muitos subprodutos indesejados, ao mesmo tempo que diminui a poluição e simplifica o processo de ativação. "

Para realizar este novo processo, os pesquisadores tiveram que lidar com duas questões principais. Primeiro, eles precisavam de um método que pudesse facilmente separar ou quebrar ligações C-H com uma energia de dissociação de ligação (BDE) entre 96,5 e 105 kcal mol ^-1 . As ligações C-H no metano são as mais difíceis de quebrar. Segundo, o manuseio de alcanos gasosos requer tecnologias feitas sob medida que podem colocar os alcanos em contato próximo com um catalisador em um ambiente de reação cuidadosamente monitorado. Os pesquisadores resolveram esses dois problemas estimulando os alcanos com luz ultravioleta (cerca de 365 nm) na presença de um catalisador adequado à temperatura ambiente.

"O catalisador usado é o decatungstato. Quando iluminado, o catalisador se torna altamente energético e então tem energia suficiente para quebrar as ligações C-H. Descobrimos que isso funciona para o metano, etano, propano, e isobutano, "diz Noël. Ele acrescenta:" Nossa nova abordagem é mais rápida do que as abordagens tradicionais, e estamos ansiosos para ver como ele se desenvolve. Este estudo utilizou microrreatores por facilitarem um maior controle das condições de reação, melhor confinamento das matérias-primas gasosas, e iluminação mais fácil do catalisador. No futuro, vamos considerar reatores que podem permitir maiores capacidades de produção. "

Esse novo método abre caminho para a produção mais barata de alguns medicamentos, uma vez que o custo de ativação dos gases para sua produção seria menor.