Lo que le debemos al níquel Raney® – ACS Axial

¿Qué tienen en común las palomitas de maíz para microondas, las galletas, la margarina para untar y las cremas para café? Además de darte hambre, estos alimentos son posibles gracias a la hidrogenación. Puede que no pensemos mucho en la hidrogenación, pero se usa en todo, desde alimentos y maquillaje hasta productos petroquímicos.

Un catalizador ampliamente utilizado que hace posible la hidrogenación es una aleación metálica llamada níquel Raney®. Este níquel-La aleación de aluminio se inventó para transformar el aceite de semilla de algodón de líquido a manteca semisólida. Una serie de experimentos de hidrogenación por químico. Murray Raney en Chattanooga, Tennessee, entre 1915 y 1926 para Chattanooga Research Company condujo a su descubrimiento.1 La primera patente se emitió en 1925,2 con un segundo en 1927.3

El descubrimiento abrió la puerta a la hidrogenación de aceites, grasas y ceras en una variedad de aplicaciones alimentarias e industriales. El 7 de abril de 2022, 95 años después, la American Chemical Society otorgó níquel Raney Estado de Monumento Químico Histórico Nacional.4

¿Qué es la hidrogenación?

Comúnmente pensamos en la hidrogenación como un proceso químico que agrega textura y vida útil a los alimentos, pero también se extiende a las aplicaciones industriales.

En la industria alimentaria, la hidrogenación se utiliza para solidificar total o parcialmente las grasas líquidas. En la industria petroquímica, la hidrogenación transforma una clase de hidrocarburos insaturados llamados “alquenos”5—que se utilizan para producir alcoholes, plásticos, lacas, detergentes y combustibles6—en formas saturadas y menos reactivas conocidas como “alcanos” (p. ej., parafinas) y cicloalcanos (p. ej., hidrocarburos cíclicos o naftenos).7,8

El proceso de hidrogenación involucra hidrógeno y otro compuesto. Sin embargo, debido a que el hidrógeno generalmente no reacciona con los compuestos orgánicos, se necesita un catalizador. El níquel Raney es ampliamente utilizado para hacer una variedad de catalizadores para este propósito.7

¿Qué es el níquel Raney?

En la década de 1920, cuando Murray Raney estaba experimentando con aleaciones de níquel, patentó dos versiones. La primera versión contenía partes iguales de níquel y silicio, que luego se trató con hidróxido de sodio.2 Se descubrió que su versión era cinco veces más activa que el estándar industrial existente basado en níquel. Raney continuó experimentando e ideó un catalizador posterior utilizando partes iguales de níquel y aluminio, que forma la base de los catalizadores de níquel Raney que todavía se usan en la actualidad.3 A veces también se agregan promotores como zinc, molibdeno y cromo para diferentes usos.9

Escribiendo en 1940, Raney señaló la importancia de la investigación básica en la exploración de las propiedades catalíticas de los metales:

La probabilidad de que el níquel o cualquier otro metal catalice una reacción dada se basa en la gran cantidad de trabajo que se ha realizado en muchos campos, más que en cualquier propiedad correlacionada y calculable de la sustancia catalizadora o de los elementos o compuestos que reaccionan. El valor catalítico de una sustancia se determina por ensayo; si hace su trabajo, es bueno.10

Desde que se idearon sus catalizadores originales, el mundo ha adaptado el descubrimiento de Raney a una amplia gama de usos. En el nivel más amplio, el níquel Raney se usa hoy como catalizador para ayudar a convertir los componentes químicos básicos en productos farmacéuticos, ingredientes alimentarios, productos para el cuidado personal, agroquímicos y procesamiento de petróleo.4,11 Este Dia, WR gracia y compañía produce una variedad de catalizadores para hidrogenación y deshidrogenación utilizando níquel Raney.

Desde su descubrimiento, el níquel Raney se ha utilizado en una variedad de aplicaciones oxidativas y reductoras que incluyen:

Nuevos usos del níquel Raney

En la actualidad, se están explorando nuevos usos para el níquel Raney. Una aplicación es en el campo emergente de la conversión de biomasa, donde es utilizado como catalizador a convertir la biomasa cruda en biocombustibles.12,13 Con el admirable objetivo de destetar al mundo de los combustibles fósiles, este uso del níquel Raney puede resultar ser su contribución más valiosa hasta ahora. Otro uso es como un catalizador para la hidrogenación para sintetizar cariprazinaun fármaco antipsicótico utilizado en el tratamiento de la esquizofrenia.14

Referencias

  1. El descubridor del níquel Raney. Raymond B. Seymour. Noticias de química e ingeniería Archivo, 1947, 25 (37), pág. 2628. DOI:10.1021/cen-v025n037
  2. Método de preparación de material catalítico [US Patent Application]. Murray Raney. 1924, https://patents.google.com/patent/US1563587A/en
  3. Método de producción de níquel finamente dividido [US Patent Application]. Murray Raney. 10 de mayo de 1927, https://patentimages.storage.googleapis.com/30/af/21/aca0026193570c/US1628190.pdf
  4. El desarrollo del catalizador de níquel Raney obtiene la designación de hito químico histórico [Press Release]. Sociedad Química Americana. 6 de abril de 2022, https://www.acs.org/content/acs/en/pressroom/newsreleases/2022/april/development-of-raney-nickel-catalyst-earns-historic-chemical-landmark-designation.html
  5. alquenos. Química de LibreTexts. Actualizado el 13 de septiembre de 2020, https://chem.libretexts.org/Bookshelves/Organic_Chemistry/Supplemental_Modules_(Organic_Chemistry)/Alkenes
  6. alquenos. Por Ju’s. Consultado el 14 de abril de 2022, https://byjus.com/chemistry/alkene/
  7. Hidrogenación: Catalizadores. Wikipedia. Actualizado el 8 de febrero de 2022, https://en.wikipedia.org/wiki/Hydrogenation#Catalysts
  8. naftenos. Science Direct. Consultado el 14 de abril de 2022, https://www.sciencedirect.com/topics/engineering/naphthenes
  9. Níquel Raney. Wikipedia. Actualizado el 21 de diciembre de 2021, https://en.wikipedia.org/wiki/Raney_nickel
  10. Catalizadores de Aleaciones. Murray Raney. Química Industrial y de Ingeniería, 1940, 32 (9), págs. 1199–1203. DOI: 10.1021/ie50369a030
  11. Procesamiento químico. GRACIA. Consultado el 14 de abril de 2022, https://grace.com/industries/chemical-processing
  12. Raney Ni como un catalizador versátil para la conversión de biomasa. Zhouhua Sun, Zhe-Hui Zhang, Tong-Qi Yuan, Xiaohong Ren y Zeming Rong. Catálisis ACS, 2021, 11 (16), págs. 10508–10536. DOI: 10.1021/acscatal.1c02433
  13. Avances y Desafíos en la Valorización del Bio-Petróleo: Hidrodesoxigenación Utilizando Catalizadores Soportados por Carbono. Tomás Cordero-Lanzac, José Rodríguez-Mirasol, Tomás Cordero, and Javier Bilbao. combustibles energéticos, 2021, 35 (21), págs. 17008–17031. DOI: 10.1021/acs.energyfuels.1c01700
  14. Revisión de enfoques sintéticos hacia la síntesis de cariprazina, un fármaco antipsicótico. Siddhanath D. Bhosle, Shivanand V. Image, Balraju Gangapuram, Gyanchander Eppa, RRajesh S. Bhossal y Jhillu Singh Yadav. org. Resolución de proceso Dev, 2022, 26 (3) 493-507. DOI: 10.1021/acs.oprd.1c00488

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