Investigadores del Institut Català d’Investigació Química (ICIQ) han desarrollado un método que aplica la tecnología de flujo continuo para sintetizar precursores de fármacos de alto valor añadido como la cortisona, la progesterona y el paclitaxel. Se trata de un método eficiente y sostenible que presenta numerosas ventajas para la industria, entre ellas, conseguir minimizar el impacto ecológico y reducir notablemente los costes de producción.
El objetivo de este estudio es la síntesis de moléculas que se utilizan como precursores para sintetizar una gran variedad de fármacos (esteroides, antibióticos, antivirales y antitumorales) de forma más eficiente y sostenible gracias a la tecnología de flujo continuo.
Las industrias químicas prefieren la tecnología por flujo continuo a los procesos de fabricación por lotes (batch), ya que permite fabricar grandes cantidades de productos sin tener que parar periódicamente la producción, lo cual supone un ahorro significativo de tiempo y energía.
Este trabajo destaca la importancia de disponer de métodos sintéticos eficientes que permitan preparar de forma simple fármacos complejos. Muchas de estas sustancias bioactivas o sus precursores se obtienen aún de fuentes naturales, como hongos y/o plantas. Disponer de síntesis selectivas, eficientes y sostenibles como el flujo continuo facilita que se puedan preparar en grandes cantidades moléculas precursoras de una gran variedad de fármacos sin poner en riesgo la biodiversidad. Entre estos fármacos encontramos los esteroides (cortisona, progesterona, etc.), antibióticos, antivirales y antitumorales como el paclitaxel (Taxol®). Gracias a esta nueva forma de síntesis podrían reducirse los costes de la producción industrial de estos compuestos tan valiosos para la industria farmacéutica.
Las novedades que presenta este estudio al mundo de la catálisis y de la síntesis de productos químicos son numerosas. En primer lugar, se ha conseguido desarrollar un catalizador que permite, por primera vez, que la reacción de anelación de Robinson, una reacción orgánica muy utilizada para la síntesis de ciclohexenonas, se realice en condiciones de flujo continuo. En segundo lugar, el catalizador preparado ha demostrado una eficiencia sin precedentes, pudiendo realizar la reacción hasta 10 veces más rápido que sus antecesores, sin comprometer la selectividad y pureza de los compuestos obtenidos, lo cual reduce los costes asociados a este proceso. Por otro lado, esta elevada eficiencia del catalizador ha permitido la preparación de algunos sustratos hasta el momento inasequibles de forma directa, siendo alguno de ellos interesantes precursores de productos bioactivos. Todas estas novedades permiten que se puedan obtener productos de elevada pureza minimizando tiempo, costes y residuos generados.
Dentro de las ventajas que ofrece este método encontramos que las síntesis desarrolladas pueden escalarse fácilmente. Gracias a esto, los investigadores del Institut Català d’Investigació Química (ICIQ) han podido preparar varios gramos de un compuesto que se utiliza como precursor de más de 50 productos naturales con actividad biológica. Además, los catalizadores soportados para procesos de flujo continuo desarrollados por este grupo de trabajo, también pueden fabricarse a gran escala y ser utilizados por la industria.
La utilización de esta tecnología es sencilla: los diferentes reactivos se hacen circular a través de un reactor de flujo continuo (similar a una tubería previamente rellenada con el catalizador) y, a la salida del reactor, los reactivos se han convertido en los productos deseados. Se consigue de esta manera, la creación de un importante valor añadido en los materiales, junto con una minimización de los costes energéticos, de disolventes y de eliminación de residuos.
Otras dos grandes ventajas medioambientales que presenta este estudio son, primero, que las síntesis en flujo continuo son mucho más eficientes que las síntesis en lote, ya que los catalizadores utilizados se retienen en el reactor de flujo continuo, con lo que se reduce la generación de residuos y la necesidad de tener que utilizar un nuevo lote de catalizador en cada reacción, lo que supone un ahorro considerable de reactivos, tiempo, y energía. En segundo lugar, al trabajar con catalizadores orgánicos (organocatalizadores) más fácilmente reciclables, se evita la contaminación por metales pesados en los compuestos obtenidos y se generan pocos residuos y de baja toxicidad, al tiempo que se minimiza el coste de purificación de productos destinados al consumo humano. Todo ello conduce a una minimización del impacto ecológico y a una reducción notable de los costes de producción.
Este grupo de investigación del ICIQ patentó una tecnología muy similar en 2015. Además, los éxitos de esta y otras tecnologías de flujo continuo llevaron a la creación, en 2016, de la unidad tecnológica ERTFLOW (http://www.ertflow.com/) que desarrolla soluciones innovadoras y sostenibles y busca la manera de exportarlas a la industria.
Miquel A. Pericàs
mapericas@iciq.es
Institut Català d’Investigació Química
Referencia
“A Highly Active Polymer-Supported Catalyst for Asymmetric Robinson Annulations in Continuous Flow» ACS CATALYSIS. 2017, 7(2): 1383-1391. Cañellas, S; Ayats, C; Henseler, AH; Pericàs, MA.
