24/07/2025
Un grupo de investigación del Instituto de Tecnología Química (ITQ), centro mixto del Consejo Superior de Investigaciones Científicas (CSIC) y la Universitat Politècnica de València (UPV), ha desarrollado un nuevo método para realizar una reacción fundamental en la industria química, la epoxidación de alquenos, empleando solo oxígeno o aire, sin necesidad de utilizar catalizadores ni disolventes. Esto permite fabricar productos industriales como plásticos, productos farmacéuticos y detergentes sin emplear disolventes tóxicos ni metales pesados. El nuevo método ha sido patentado y sus resultados se publican ahora en la revista Nature Communications.
La epoxidación de alquenos es una reacción fundamental en la industria química, en la que un alqueno, una molécula orgánica formada por carbono e hidrógeno, se transforma en un epóxido, compuesto muy reactivo que es muy útil en muchas reacciones químicas e industriales. Son esenciales, entre otras, en la producción de plásticos y resinas epoxi (polímeros de gran resistencia y versatilidad utilizados en la construcción, la informática o la automoción), así como en la fabricación de productos farmacéuticos, detergentes, fragancias y sabores.
“En cuanto a la epoxidación de alquenos, tenemos que imaginar que los alquenos son como piezas de Lego hechas solo de carbono e hidrógeno, con un ‘doble enlace’ entre dos de sus átomos de carbono. Ese doble enlace es una especie de punto débil, donde la molécula es más reactiva. La epoxidación es la reacción química que toma esas piezas de Lego, los alquenos, y les añade un átomo de oxígeno para formar una estructura de tres átomos, dos de carbono y uno de oxígeno. El resultado es un nuevo compuesto, el epóxido, mucho más reactivo y versátil, una pieza clave que de hecho abre muchas puertas en el ámbito de la química”, explica Antonio Leyva Pérez, investigador científico del CSIC en el ITQ (UPV-CSIC) y coautor de la investigación.
Sin catalizadores
Hasta ahora, uno de los métodos más comunes para obtener epóxidos es la epoxidación catalítica, un proceso químico en el que los alquenos consiguen el átomo de oxígeno a partir del peróxido de hidrógeno, comúnmente conocido como agua oxigenada. Sin embargo, para que el peróxido done el átomo de oxígeno a los alquenos es necesario la utilización de catalizadores, donde se emplean metales como el vanadio o el titanio, que actúan como ‘mediadores moleculares’ para convertir los alquenos en epóxidos.
Sin embargo, el innovador método desarrollado por el ITQ permite obtener epóxidos sin utilizar catalizadores, lo que se consideraba inviable hasta ahora. Además, sus resultados muestran altos niveles de rendimiento y una selectividad de hasta un 90%, porcentaje que hace referencia a la preferencia de una reacción química por formar un compuesto específico, cuando existe la posibilidad de que sucedan varios resultados diferentes. Para conseguirlo, el sistema emplea distintas formas: se puede realizar la reacción utilizando aire a presiones moderadas (entre 3 y 5 bares); empleando el contacto directo con el aire, donde la reacción puede ocurrir de manera espontánea a temperatura ambiente, algo también inédito hasta el momento; y aplicando oxígeno y calor, con temperaturas entre los 100 y los 200 °C.
Este proceso puede llevarse a cabo en un matraz común abierto al aire durante varias horas, lo que permite aumentar significativamente la producción actual. La reacción se produce a través de una serie de interacciones entre los alquenos en estado líquido y el oxígeno del aire. En estas condiciones, los alquenos reaccionan para formar radicales, que son partículas altamente reactivas capaces de activar el oxígeno del aire. Esto genera un superóxido, es decir, un radical libre o molécula con un electrón desapareado (sin otro electrón en la misma región de alrededor del núcleo de un átomo) que rea
