Projecte tancat a partir de 2014. Tanmateix tots els continguts dels de 1994 fins a 2013 inclòs continuen consultables. Les eines (cercador, comptador de notícies,...) continuen en funcionament.

Article

Any 2005

Imprimir    Recomanar article
Robert H. Grubbs, un dels tres premiats amb el Nobel de Química

Fes-ho còrrer Fes-ho còrrer
  • twitter
  • facebook
Paraules clau Paraules clau
Científics, innovadors, investigadors (120)
Premis Nobel (196)
Química i Física (54)
Personatges Personatges
Jean-Luis Hérrison (1)
Richard R. Schrock (2)
Robert H. Grubbs (3)
Yves Chauvin (2)
Entitats Entitats
Premis Nobel (98)
48 lectures d'aquest article
15 impressions d'aquest article
La metàtesi de les olefines
Premi Nobel de química
La Reial Acadèmia Sueca va concedir el Premi Nobel de química als investigadors nord-americans Robert H. Grubbs i Richard R. Schrock i al francès Ives Chaubin per la labor que els tres investigadors van dur a terme de manera independent en el camp de les reaccions químiques i que va permetre convertir la metàtesi de les olefines (o alcans, cadenes de carbonis units entre si per dobles enllaços) en una de les reaccions més rellevants en el món de la química.

La metàtesi consisteix en una reacció durant la qual els enllaços dobles d’àtoms de grups similars s’intercanvien entre si donant lloc a una nova molècula, els dobles enllaços es trenquen i es refan entre altres àtoms de carboni de tal manera que obliguen a determinats grups d’àtoms a variar les seves posicions. Aquesta reacció es podria comparar amb un ball de parelles en el qual els balladors canvien de parella, i, per tant, al final i ha els mateixos elements que al principi però aparellats amb un altre ordre, fet que dóna lloc a una nova molècula. Aquesta reacció és utilitzada diàriament en la indústria química, sobretot en el desenvolupament de noves molècules en el camp de la farmacèutica i en el disseny de materials plàstics avançats.

La base química que es troba darrere d’aquesta teoria és el fet de que tots els compostos orgànics estan formats per cadenes de carboni, i els àtoms de carboni es troben units entre ells mitjançat enllaços simples, dobles o triples, i units a altres radicals com hidrogen, oxigen, sofre, clor, formant així cadenes o anells. Quan els carbonis estan units amb dobles enllaços, i treballant amb les condicions adequades d’energia, aquests dobles enllaços es poden trencar i es poden produir artificialment canvis en les parelles enllaçades per tal de sintetitzar noves molècules de naturalesa orgànica. Perquè aquestes reaccions de canvi es puguin dur a terme, fan falta substàncies que tinguin la funció de catalitzadors de la reacció, cosa que vol dir que cedeixin l’energia necessària perquè aquesta reacció no- natural es pugui dur a terme: els catalitzadors donen part de la seva energia per potenciar el trencament dels enllaços i la formació de nous enllaços.

Gràcies al treball dels tres científics premiats, aquestes reaccions avui en dia són més eficients, ja que requereixen menys passos intermitjos i menys energia. A més, són més simples d’utilitzar perquè són estables a l’aire lliure i a temperatura i pressió ambient, i també són menys perjudicials per al medi ambient, ja que s’han arribat a dissenyar tècniques de reacció que minimitzen els residus tòxics.

La metàtesi va ser descoberta cap a 1950 a través del seu ús en la indústria química, on es van patentar un conjunt de reaccions de catalització de la polimerització de les olefines. Un dels estudis d’aquella època és el treball que H. S. Eleuterio va realitzar el 1957, on descrivia la formació de cadenes de carboni amb dobles enllaços per donar lloc a polímers insaturats (olefines).

Uns anys més tard el químic N. Calderon va associar tots els estudis d’aquestes reaccions amb un sol concepte teòric, i va anomenar la reacció com a metàtesi de les olefines. Malgrat els avenços, es seguia desconeixent quin era l’estructura molecular i el funcionament del catalitzador en aquesta reacció.

El primer a teoritzar els enigmes pendents va ser el francès Yves Chauvin, que va ser capaç de definir i demostrar la metàtesi i d’argumentar quins tipus de compostos metàl·lics podien servir com a catalitzadors en aquestes reaccions. Chauvin va néixer el 10 d’octubre de 1930, va cursar els seus estudis a l’escola superior de química de Lió, i actualment és director de recerca a l’Institut Francès del Petroli (IFP), responsable del laboratori de catàlisis molecular del mateix centre i membre de l’Acadèmia Francesa de la Ciència.

Chauvin treballava els intermediaris metal·locarbònics, l’oligomerització de les olefines i les dioleïnes, la catàlisi asimètrica, les reaccions de carbonilació, la síntesi d’alfa-aminoàcids naturals i no-naturals, la síntesi orgnometàl·lica de terres rares i la catàlisi bifàsica líquida-líquida dins els millors líquids iònics no aquosos. Tot aquest treball li va permetre poder explicar amb detall l’any 1970 el funcionament de les reaccions de metàtesi i els tipus de metalls que actuen com a catalitzadors. Va publicar un treball juntament amb el seu estudiant Jean-Louis Hérrison, en el qual es demostrava que el catalitzador havia de ser una molècula de carboni amb radicals metàl·lics units al carboni per dobles enllaços; posteriorment, aquestes molècules es van anomenar alquins metàl·lics. L’investigador francès també va presentar un nou mecanisme de com aquests compostos metàl·lics actuen de catalitzadors en aquestes reaccions. Amb el seu treball, Chauvin va posar la recepta teòrica que prometia un gran futur a la metàtesi si es trobaven el catalitzadors idonis, i aquesta idea va servir de base als seus col·legues nord-americans, que la van posar en pràctica. Richard Schrock va ser el primer, l’any 1990, que va produir un compost metàl·lic de tungstè capaç de catalitzar la reacció. Schrock va néixer el 1945 a Berna, Estats Units, i es doctorà en químiques per la Universitat de Harvard, Cambridge, Estats Units, on des de 1970 feia recerca en complexos alquidínics. Actualment és professor de química a l’Institut de Tecnologia de Massachussets (MIT), de Cambridge, Estats Units. Gràcies al seu descobriment, la metàtesi d’olefines va poder esdevenir un procés simple i es va poder començar a utilitzar per a moltes funcions diferents. Dos anys després, el 1992, Robert Grubbs va desenvolupar un catalitzador de ruteni que era encara millor que l’anterior de tungstè, ja que era estable en l’aire, propietat que li ha donat moltes més aplicacions a la metàtesi, i a més a més presentava una selectivitat molt major que el catalitzador de Schrock. Actualment, el catalitzador dissenyat per Gubbs es considera el catalitzador estàndard per utilitzar en aquestes reaccions. Gubbs va néixer el 1942 a Calvert City, Estats Units,es doctorà en químiques per la Universitat de Columbia, Nova York, l’any 1968, i actualment és professor de l’Institut Califòrnia de Tecnologia (Caltech) de Pasadena, Estats Units.

Els mètodes de síntesi dissenyats pels premiats han esdevingut populars i molt usats en la recerca química, i hi ha molta gent que actualment treballa en el seu disseny i millorament, en escurçar les rutes metabòliques o maximitzar la quantitat de producte i minimitzar els desfets. Considerant el poc temps que fa que aquesta reacció es du a terme de manera efectiva, i atenent els gran usos que se li han trobat, és d’esperar que en pocs anys se li trobaran moltes més aplicacions a la metàtesi, entre les quals s’inclouen la síntesi de feromones d’insectes, herbicides, additius per polímers i combustibles, polímers amb propietats especials, i diverses molècules en la indústria farmacèutica. S’ha pensat que es podrien sintetitzar fàrmacs útils en el tractament d’infeccions bacterianes diverses com ara l´ hepatitis C, el càncer, l´Alzheimer, l´osteoporosi, l´artritis, la fibrosi i la Sida.