Los medicamentos que tomamos, la ropa que vestimos o los ordenadores con los que trabajamos se producen gracias a procesos de síntesis química en muchos casos altamente contaminantes. Un grupo de cinco jóvenes investigadores de la Universidad de Oviedo trabaja ahora en el desarrollo de un nuevo paradigma que pretende rediseñar los métodos actuales de síntesis de la química para avanzar hacia un nuevo modelo sintético basado en la Química Sostenible o Química Verde.

 

Joaquín García Álvarez, profesor titular del Área de Química Inorgánica y coinvestigador principal del grupo, explica que, en la mayoría de los casos, las herramientas de síntesis química que se emplean en la producción convencional de medicamentos o en la fabricación de materiales y componentes tecnológicos requieren del uso de los llamados disolventes orgánicos volátiles. "Estos productos son tóxicos e inflamables y constituyen actualmente un serio problema puesto que existen además regulaciones estrictas (tanto a nivel nacional como europeo) para controlar su producción, uso y eliminación", comenta. Por lo tanto, existe "una necesidad acuciante por buscar nuevas rutas de síntesis química que puedan reducir o preferiblemente eliminar la generación de residuos y evitar así el uso de disolventes orgánicos volátiles tóxicos y/o peligrosos que además se acumulan en la atmósfera", indica.

 

Estos disolventes orgánicos volátiles, pese a ser altamente contaminantes, siguen siendo a día de hoy el componente mayoritario de los residuos generados por las metodologías de síntesis química que son empleados por la industria en sus procesos de fabricación. Alejandro Presa Soto, profesor titular del Área de Química Inorgánica y coinvestigador principal del grupo, subraya que en este contexto la pregunta crucial a la que pretende responder el trabajo del grupo es: "¿Podemos rediseñar el futuro de la química sintética a través de metodologías más sostenibles en el siglo XXI?". La respuesta, según Alejandro Presa, es afirmativa. "Está claro que no existe la reacción química ideal, pero sí que podemos dar pasos hacía una química más sostenible utilizando, por ejemplo, reacciones que transcurran a temperatura/presión ambiente, al aire (sin necesidad de atmósferas protectoras), que no generen residuos contaminantes y llevadas a cabo en disolventes biodegradables con escasa huella ecológica", subraya. En este sentido, cabe destacar que "utilizando medios de reacción sostenibles, no solo podemos alcanzar resultados similares a los obtenidos empleando disolventes orgánicos convencionales, sino que además estamos descubriendo nuevos procesos de síntesis difícilmente imaginables en medios de reacción convencionales", añade.

 

Este grupo de investigación matiza que su nueva visión de la química permitirá, aunque no en el corto plazo, acabar con los disolventes tóxicos y peligrosos para poner a disposición de la industria farmacéutica, de materiales y nuevas tecnologías otros medios de reacción más seguros, sostenibles y biorrenovables. Para ello, ambos investigadores admiten que es necesario superar algunas dificultades porque a día de hoy todavía no existen alternativas sostenibles viables que puedan competir con aquellas que utiliza la industria química.

 

El panorama es, sin embargo, alentador. Los nuevos disolventes verdes, entre los que destacan los conocidos como disolventes eutécticos profundos, se definen como combinaciones de dos o tres componentes seguros, baratos y procedentes de la naturaleza, por lo tanto, son biorrenovables y biodegradables. "Existe un potencial extraordinario para su uso en todas las ramas de la química. Hasta la fecha, su utilización es aún limitada y se ha concentrado en procesos como la producción de fármacos, la purificación de metales o el tratamiento de la biomasa", comenta García Álvarez. Sin embargo, su aplicación como disolventes sostenibles tiene todavía mucho camino por recorrer y es precisamente ahí donde se centra el trabajo de este grupo de investigación. Por ejemplo, una de las líneas de investigación reside en la utilización de estos medios de reacción sostenibles para la captura y reutilización de gases contaminantes, como el dióxido de carbono, uno de los responsables del efecto invernadero y el cambio climático.

 

El Grupo de Investigación de Química Sintética Sostenible de la Universidad de Oviedo presenta también algunas particularidades relevantes. Está formado, además de por los ya mencionados Joaquín García Álvarez y Alejandro Presa Soto, por los profesores Sergio E. García Garrido, Vicente del Amo Sánchez y Carmen Concellón Fernández, del Departamento de Química Orgánica e Inorgánica de la Universidad asturiana. Todos ellos investigadores jóvenes, con edades que no superan los 45 años, provenientes del programa de excelencia Ramón y Cajal. "Cada uno de nosotros nos hemos formados en distintos ámbitos de la Química y decidimos aunar los conocimientos y experiencias para avanzar hacia la química verde", comentan los coinvestigadores principales. Cuatro de los cinco miembros del equipo se han formado como químicos en la Universidad de Oviedo y todos ellos han realizado estancias postdoctorales en universidades extranjeras de primer nivel. "Hemos pasado además por todos los programas de excelencia investigadora del Ministerio de Ciencia y del Principado de Asturias como los Juan de la Cierva, Ramón y Cajal y Clarín", comenta Joaquín García. "Este bagaje puede resultar interesante para los jóvenes investigadores que actualmente desarrollan su doctorado en nuestra universidad y para aquellos que están dando sus primeros pasos en los másteres universitarios", añade Alejandro Presa. 

 

Durante los últimos años, desde 2019, este grupo viene publicando resultados de investigación en revistas de alto impacto internacional. De hecho, sus publicaciones han sido seleccionadas por los editores de algunas de estas revistas como artículos VIP –Very Important Paper—por lo que han sido invitados a diseñar la portada de la revista.

 

Referencias:

 

1.- "Organolithium-Initiated Polymerization of Olefins in Deep Eutectic Solvents under Aerobic Conditions"

Alba Sánchez-Condado, Gabino A. Carriedo, Alejandro Presa Soto, María J. Rodríguez-

Álvarez, Joaquín García-Álvarez, and Eva Hevia.

ChemSusChem, 2019, 12, 3134

 

2.- "Deep Eutectic Solvents for Cu-catalysed ARGET ATRP under Air Atmosphere. A Sustainable and Efficient Route to poly(methylmethacrylate) using Recyclable Cu(II) Metal Organic Framework"

Luis Quirós-Montes, Gabino A. Carriedo, Joaquín García-Álvarez, and Alejandro Presa Soto.

Green Chem., 2019, 21, 5865

 

3.- "Broadening the Scope of Steroidal Scaffolds: The Umpolung of a Bis- Primary Amine Precatalyst for the Insertion of CO2 into Epoxides "

Noé Fanjul–Mosteirín, Judith Martín, Carlos Valdés, Carmen Concellón, and Vicente del Amo.

Org. Lett., 2020, 22, 6988

 

4.- "Fast and Chemoselective Addition of in Deep Eutectic Solvent Generated Highly Polarized Lithium Phosphides (LiPR2) to Aldehydes and Epoxides at Room Temperature and Under Air"

Luciana Cicco, Alba Fombona-Pascual, Alba Sánchez-Condado, Gabino A. Carriedo, Filippo M. Perna, Vito Capriati, Alejandro Presa Soto, and Joaquín García-Álvarez.

ChemSusChem, 2020, 13, 4967

 

5.- "Combination of organocatalytic oxidation of alcohols and organolithium chemistry (RLi) in aqueous media, at room temperature and under Aerobic conditions"

David Elorriaga, María Jesús Rodríguez-Álvarez, Nicolás Ríos-Lombardía, Francisco Morís, Alejandro Presa Soto, a Javier González-Sabín, Eva Hevia and Joaquín García-Álvarez

Chemical Communications, 2020, 56, 8932

 

6.- "Ambient Moisture Accelerates Hydroamination Reactions of Vinylarenes with Alkali-Metal Amides under Air"

Florian F. Mulks, Leonie J. Bole, Laia Davin, Alberto Hernán-Gómez, Alan Kennedy, Joaquín García-Álvarez, and Eva Hevia

Angew. Chem. Int. Ed., 2020, 59, 19021.