Brecha de conocimiento en la química cerrada

V.L.n.R. Sra. Dra. Elisabeth Irran (Análisis de estructuras por rayos X), Dr. Robert Müller (Departamento de Química Teórica - Química Cuántica), Dr. Qian Wu, Prof. Dr. Martin Kaupp, Dr. Hendrik F. T. Klare, Prof. Dr. Martin Oestreich. (© TU Berlín/PR/Dominic Simon)

Según algunos conocimientos, uno busca eternamente y cuando los encuentra, todo parece muy sencillo. Algo similar le ocurrió al grupo de trabajo del Dr. Martin Oestreich, profesor de Química Orgánica – Síntesis y Catálisis en la TU Berlin y a sus colaboradores Dr. Hendrik Klare y Dr. Qian Wu. Su proyecto de investigación «La caracterización de iones de silylio sustituidos por agua en fase condensada» fue publicado recientemente en la prestigiosa revista científica Science. Estos iones de silylio son sustancias de difícil captura, que anteriormente, si acaso, solo se podían detectar en fase gaseosa. «Nos alegra especialmente que la publicación sea una publicación exclusiva de la TU Berlin», dice Martin Oestreich. «La actividad de laboratorio real fue realizada por la becaria Humboldt Dr. Qian Wu, de mi grupo de trabajo.» En el campo de investigación del Dr. Martin Kaupp, profesor de Química Teórica – Química Cuántica, se calculó la teoría al respecto y la Dra. Elisabeth Irran, directora del Centro de Determinación de Estructuras de Cristales en la TU Berlin, midió las estructuras moleculares.

Desde hace más de 100 años se sabe que existen los llamados iones de carbenio. Son intermediarios muy reactivos, cationicos (cargados positivamente) en la química del carbono. Tras su descubrimiento, sin embargo, se tardaron décadas en poder fabricarlos y también caracterizarlos, ya que su naturaleza altamente reactiva impedía repetidamente su obtención. George Olah fue galardonado en 1994 con el Premio Nobel en solitario por la caracterización de estos iones de carbenio.

En la tabla periódica de los elementos, en el sexto grupo principal, debajo del carbono, se encuentra el silicio, exactamente igual que el carbono, un elemento de importancia económica y científica extremadamente relevante. Curiosamente, hasta hace pocos años, no se conocían los cationes de silicio correspondientes a los iones de carbenio. Se pudo predecir teóricamente su existencia y mantenerlos en fase gaseosa, pero no se pudieron estabilizar ni aislar en el laboratorio, ya que también son moléculas extremadamente reactivas.

Hace aproximadamente 25 años, se logró por primera vez detectar los llamados iones de silylio terciarios, es decir, un catión de silicio con tres sustituyentes de carbono. Ahora, la Dr. Qian Wu ha conseguido fabricar en solución y en forma sólida los otros tres derivados. Es decir, iones de silylio que llevan dos, uno o incluso solo átomos de hidrógeno como sustituyentes de carbono. «Con esto, ella ha dado un paso similar al que George Olah dio hace décadas con los iones de carbenio, cerrando así una gran laguna en la química de los grupos principales y en la química en general», describe Martin Oestreich la importancia del trabajo.

Por muy abstracta que pueda parecer esta descubrimiento para un profano, para los químicos se trata de cuestiones fundamentales de la química: «La reactividad de estos intermediarios es tan alta que reaccionan con cualquier sustancia en su entorno. Por lo tanto, su aislamiento no es en absoluto trivial», explica Hendrik Klare. Por ello, los científicos inicialmente no se centran tanto en la cuestión de la aplicación. Simplemente se generó conocimiento de libro de texto. «Las aplicaciones no fueron el centro de nuestro trabajo, pero ahora, por primera vez, existe la posibilidad de estudiar sistemáticamente estos nuevos moléculas. Esto es un paso importante hacia su aplicación, especialmente en la catálisis homogénea», dice Hendrik Klare. «Una opción posible sería activar sustancias muy reactivas, como los clorofluorocarbonos (CFC). Es totalmente concebible que estos iones de silylio puedan intercambiar el flúor en estas sustancias, que hasta ahora son muy difíciles de descomponer, por hidrógeno», concluye Martin Oestreich.