UniversidaddeCádiz

El catalizador, diseñado por el Instituto de Tecnología Química (UPV-CSIC) y la UV, en colaboración con el IMEYMAT – UCA, produce lactamas, una sustancia esencial en productos como la penicilina, generando únicamente agua como subproducto

Investigadores de la Universidad de Cádiz, adscritos al Instituto de Microscopía Electrónica y Materiales (IMEYMAT), han participado en el desarrollo de un catalizador heterogéneo que permite obtener lactamas, compuestos altamente relevantes para las industrias farmacéutica y de polímeros, de una manera sostenible.

Este trabajo, realizado por un equipo del Instituto de Tecnología Química, centro de investigación mixto de la Universitat Politècnica de València (UPV) y del Consejo Superior de Investigaciones Científicas (CSIC), junto con un grupo de investigación del departamento de Química Orgánica de la Facultad de Farmacia de la Universitat de València, se centra en desarrollar el primer sistema catalítico de amplia aplicabilidad para obtener de manera práctica, sostenible y selectiva lactamas a partir de compuestos orgánicos muy accesibles (imidas cíclicas) e hidrógeno”.

La elaboración de esta nueva metodología para la síntesis de compuestos orgánicos de alta relevancia supone un gran avance científico, en comparación a los métodos empleados hasta el momento. Esto se debe a que las lactamas son compuestos de gran interés en las áreas de la química médica y de polímeros. Por poner un ejemplo, entre los diez fármacos más vendidos en el año 2022, tres de ellos eran lactamas.

Asimismo, a lo largo de la investigación publicada en la revista Nature Communications, el equipo de investigación ha estudiado en detalle no solo la estructura del catalizador heterogéneo desarrollado, sino también su proceso de activación y el mecanismo por el cual transcurre la transformación catalítica. Este tipo de aproximación racional a la catálisis heterogénea aplicada a química orgánica, supone un avance destacable en este campo.

“La comprensión en profundidad de la estructura del catalizador y su proceso de activación abre la puerta a la potencial aplicación del mismo, así como de otros materiales relacionados, a procesos orgánicos de interés altamente sostenibles y que den lugar a la producción de otro tipo de compuestos orgánicos relevantes”, como afirman los investigadores.

Además, esta investigación resulta innovadora desde el punto de vista del diseño de un nuevo tipo de material bimetálico multifuncional como catalizador. En los últimos años, el diseño de materiales bimetálicos para procesos catalíticos que utilizan hidrógeno ha sido un campo muy activo. La combinación bimetálica descrita en este trabajo no había sido explorada hasta este momento en el campo de la catálisis heterogénea y, por tanto, abre nuevas vías en esta área.

Colaboradores

Para el desarrollo de este catalizador, además del ITQ (UPV-CSIC) y de la UV, han sido esenciales las colaboraciones con investigadores del Instituto de Microscopía Electrónica y Materiales de la Universidad de Cádiz (IMEYMAT), en concreto de la doctora Rong Sun y el catedrático José J. Calvino, y del Sincrotrón ALBA para llevar a cabo la caracterización en profundidad del catalizador idóneo, así como su proceso de activación.

En concreto, el trabajo realizado por los investigadores del IMEYMAT, empleando técnicas de Microscopía Electrónica de Barrido-Transmisión, ha proporcionado una visión detallada de los materiales investigados a escala atómica. Estas investigaciones se han realizado empleando el equipamiento de última generación de la División de Microscopía Electrónica de los Servicios Centrales de Investigación Científica y Tecnológica de la Universidad de Cádiz (DME-UCA), uno de los nodos de la Instalación Científico Técnica Singular (ICTS) de Microscopía Electrónica de Materiales (ELECMI, https://elecmi.es). Por otra parte, en la línea de luz CLAESS del Sincrotrón ALBA se realizaron estudios de espectroscopía de absorción de rayos X, en los que se comprobó las diferencias electrónicas y estructurales locales entre los nanocatalizadores bimetálicos, así como su reorganización dinámica tras la reducción.

La investigación ha sido financiada por la Generalitat Valenciana, el Ministerio de Ciencia, Innovación y Universidades, la Fundación “la Caixa” y el Programa de Excelencia Severo Ochoa del ITQ (UPV-CSIC).

Referencia Bibliográfica: Lluna-Galán, C., Arango-Daza, J.C., Gómez, D. et al. (2025) ‘Building lactams by highly selective hydrodeoxygenation of cyclic imides using an alumina-supported AgRe bimetallic nanocatalyst’. Nat. Commun. 16, 4119, https://doi.org/10.1038/s41467-025-59514-7