¿La Química es Sostenible?

¿Para qué se hacen las reacciones químicas con un disolvente? El fundamento básico es que los reactivos puedan interaccionar de manera efectiva, y que se pueda producir de forma fácil la absorción y/o dispersión de energía. Además, proporciona un medio homogéneo que facilita las colisiones entre reactivos y que tiene la capacidad de aumentar o disminuir la velocidad de reacción: porque produce la solvatación de reactivos y productos y también del estado de trnasición o de otras especies intermedias. Puede cambiar el resultado de una reacción determinada tanto en rendimiento como en quimio-, regio- y estereoselectividad.

Así, la elección del disolvente tendrá que tener en cuenta factores como los electrostáticos, los estéricos, los conformacionales; y resumiendo: todo lo que interese para la reacción. ¿Ya está? NO: nos hemos dejado uno de los más importantes, la sostenibilidad: tendremos que buscar disolventes "verdes", es decir, que tengan un punto de ebullición bajo, una presión de vapor baja, no sean tóxicos, disuelvan una gran gama de compuestos orgánicos, sean económicos y reciclables. Dentro de los diolventes benignos o "verdes" tenemos los fluidos supercríticos, el agua, el etanol, los disolventes fluorados (que son muy caros), los líquidos iónicos, y más alternativas.

¿Qué es un líquido iónico? Es una sal líquida a temperatura ambiente, formada por iones voluminosos, y que presenta características interesantes desde el punto de vista de la Química Sostenible: sus características químicas lo hacen muy interesante por sus propiedades inusuales, no hay riesgos de volatilidad, no son inflamables, se pueden "diseñar" (simplemente cambiando uno de los iones) según los objetivos perseguidos por la reacción, y son térmicamente estables.

Entonces, ¿cuál es el mejor disolvente? Efectivamente: NINGUNO. Porque, si la reacción puede llevarse a cabo sin necesidad de él, probablemente tengamos una mayor selectividad (al no tener disolvente, se eliminan las interacciones con él y tenemos nuestros sustratos en concentración mayor), podamos trabajar en condiciones más suaves (para suministrar energía tenemos menos volumen), y nos evitamos el tener que tratar con el residuo de disolvente. Porque todo lo anterior que parece que es maravilloso..., está muy bien, pero ya se empieza a sospechar que los "milagrosos" líquidos iónicos son demasiado inertes como para deshacernos de ellos, y puede que sean tóxicos, así que son potenciales contaminantes (no olvidar el caso de los CFCs)

Las tecnologías que trabajan sin disolvente son

• las reacciones sobre soportes minerales, 
• reacciones sin disolvente, soporte o catalizador, 
• catálisis por transferencia de fase sólido-líquido en ausencia de disolvente, 
• reacciones sin disolvente bajo irradiación microondas.

Pero, ¿las reacciones se pueden dar en fase sólida? Algunas sí. Por ejemplo, en estado sólido las reacciones
de un compuesto (huésped) con otro compuesto quiral (receptor) pueden dar lugar a productos de reacción ópticamente activos. Así, tanto reacciones térmicas, como fotoquímicas, pueden tener lugar en cristales de inclusión. Si las reacciones tienen lugar en fase sólida significa que las moléculas pueden moverse en el interior del sólido. Y con solo mezclar y moler los compuestos, podemos conseguir nuestro producto de interés. ¿Qué no te lo crees? Haces muy bien, así es la ciencia: hay que experimentarla. Lástima que no he encontrado un vídeo para convencerte..., pero sí te puedo decir que se monitorizan por infrarrojo o ultravioleta, y se ve que efectivamente se ha dado la reacción.

Referencias:

Apuntes de la asignatura Métodos No Convencionales, impartida por José Ramón Muñoz Carrillo (Universidad de Castilla-La Mancha) en el máster de Química Sostenible.

Este post participa en el XVII Carnaval de Química alojado en el blog Un geólogo en apuros

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