Hispanopedia WikiLa síntesis química ( combinación química ) es la realización artificial de reacciones químicas para obtener uno o más productos . [ 1 ] Esto se produce mediante manipulaciones físicas y químicas, que generalmente implican una o más reacciones. En los laboratorios modernos , el proceso es reproducible y fiable.
Una síntesis química implica uno o más compuestos (conocidos como reactivos o reactivos ) que experimentarán una transformación bajo ciertas condiciones. Se pueden aplicar diversos tipos de reacciones para formular el producto deseado. Muchas reacciones requieren algún tipo de procesamiento (" tratamiento ") o procedimiento de purificación para aislar el producto final. [ 1 ]
La cantidad producida por una síntesis química se conoce como rendimiento de la reacción . Normalmente, los rendimientos se expresan como una masa en gramos (en un entorno de laboratorio) o como un porcentaje de la cantidad teórica total que podría producirse en función del reactivo limitante . [ 2 ] Una reacción secundaria es una reacción química no deseada que puede reducir el rendimiento deseado. El término «síntesis» fue utilizado por primera vez en un contexto químico por el químico Hermann Kolbe . [ 3 ]
Estrategias
La síntesis química emplea diversas estrategias para lograr transformaciones moleculares eficientes y precisas, más complejas que la simple conversión directa de un reactivo A en un producto de reacción B. Estas estrategias pueden agruparse en enfoques para la gestión de secuencias de reacción.
Secuencias de reacción
La síntesis en múltiples etapas implica reacciones químicas secuenciales, cada una de las cuales requiere su propio procesamiento para aislar los intermedios antes de proceder a la siguiente etapa. [ 4 ] Por ejemplo, la síntesis de paracetamol generalmente requiere tres reacciones separadas. La síntesis divergente comienza con un intermedio común, que se ramifica en múltiples productos finales a través de distintas vías de reacción. La síntesis convergente implica la combinación de múltiples intermedios sintetizados independientemente para crear un producto final complejo. La síntesis en un solo recipiente implica múltiples reacciones en el mismo recipiente, lo que permite transformaciones secuenciales sin aislamiento de intermedios, reduciendo la pérdida de material, el tiempo y la necesidad de purificación adicional. Las reacciones en cascada , un tipo específico de síntesis en un solo recipiente, simplifican aún más el proceso al permitir transformaciones consecutivas dentro de un solo reactivo, minimizando el consumo de recursos.
Estrategias catalíticas
Los catalizadores desempeñan un papel fundamental en la síntesis química al acelerar las reacciones y posibilitar transformaciones específicas. La fotocatálisis redox proporciona un mayor control sobre las condiciones de reacción mediante la regulación de la activación de moléculas pequeñas y el estado de oxidación de los catalizadores metálicos. La biocatálisis utiliza enzimas como catalizadores para acelerar las reacciones químicas con alta especificidad en condiciones suaves.
Control de reactividad
La quimioselectividad garantiza que un grupo funcional específico de una molécula reaccione mientras que los demás permanecen inalterados. Los grupos protectores enmascaran temporalmente los sitios reactivos para permitir reacciones selectivas. El control cinético prioriza las vías de reacción que forman productos rápidamente, lo que suele dar lugar a compuestos menos estables. Por el contrario, el control termodinámico favorece la formación de los productos más estables.
Planificación y técnicas avanzadas
El análisis retrosintético es una estrategia utilizada para planificar síntesis complejas mediante la descomposición de la molécula objetivo en precursores más simples. La química de flujo es un método de reacción continua en el que los reactivos se bombean a través de un reactor, lo que permite un control preciso de las condiciones de reacción y la escalabilidad. Este enfoque se ha empleado en la producción a gran escala de productos farmacéuticos como el tamoxifeno . [ 5 ]
Síntesis orgánica
La síntesis orgánica es un tipo especial de síntesis química que se ocupa de la síntesis de compuestos orgánicos . Para la síntesis total de un producto complejo, pueden ser necesarios múltiples procedimientos secuenciales para obtener el producto deseado, lo que requiere mucho tiempo. Una síntesis química puramente sintética comienza con compuestos básicos de laboratorio. Un proceso semisintético parte de productos naturales de plantas o animales y luego los modifica para convertirlos en nuevos compuestos.
síntesis inorgánica
La síntesis inorgánica y la síntesis organometálica se utilizan para preparar compuestos con un contenido inorgánico significativo. Un ejemplo ilustrativo es la preparación del fármaco anticancerígeno cisplatino a partir de tetracloroplatinato de potasio . [ 6 ]
Química verde
La síntesis química mediante química verde promueve el diseño de nuevos métodos y aparatos sintéticos que simplifican las operaciones y buscan disolventes respetuosos con el medio ambiente. Entre sus principios clave se incluyen la economía atómica , que busca incorporar todos los átomos de los reactivos en el producto final, y la reducción de residuos e ineficiencias en los procesos químicos. Las innovaciones en química verde contribuyen a una síntesis química más sostenible y eficiente, reduciendo el impacto ambiental y en la salud de los métodos tradicionales. [ 7 ]
Aplicaciones
La síntesis química desempeña un papel crucial en diversas industrias, permitiendo el desarrollo de materiales, medicamentos y tecnologías con importantes repercusiones en el mundo real.
Catálisis : El desarrollo de catalizadores es vital para numerosos procesos industriales, incluyendo el refinado de petróleo, la producción petroquímica y el control de la contaminación. Los catalizadores sintetizados mediante procesos químicos mejoran la eficiencia y la sostenibilidad de estas operaciones. [ 9 ]
Medicina : La síntesis orgánica desempeña un papel fundamental en el descubrimiento de fármacos, permitiendo a los químicos desarrollar y optimizar nuevos medicamentos mediante la modificación de moléculas orgánicas. [ 9 ] Además, la síntesis de complejos metálicos para diagnóstico por imagen y tratamientos oncológicos es una aplicación clave de la síntesis química, que posibilita técnicas diagnósticas y terapéuticas avanzadas. [ 10 ]
Biofármacos: La síntesis química es fundamental en la producción de biofármacos , incluidos los anticuerpos monoclonales y otros productos biológicos. La síntesis química permite la creación y modificación de compuestos orgánicos y de origen biológico utilizados en estos tratamientos. Técnicas avanzadas, como la tecnología de ADN recombinante y la fusión celular, se basan en la síntesis química para producir productos biológicos adaptados a enfermedades específicas, garantizando su eficacia y precisión en el tratamiento de dichas enfermedades. [ 11 ]
Véase también
Referencias
- 1 2 Vogel, AI; Tatchell, AR; Furnis, BS; Hannaford, AJ; Smith, PWG (1996). Vogel's Textbook of Practical Organic Chemistry (5.ª ed.). Prentice Hall. ISBN 0-582-46236-3.
- ↑ "12.9: Rendimiento teórico y rendimiento porcentual" . Chemistry LibreTexts . 27 de junio de 2016. Consultado el 21 de diciembre de 2024 .
- ^ Kolbe, H. (1845). "Beiträge zur Kenntniss der gepaarten Verbindungen" . Annalen der Chemie und Pharmacie . 54 (2): 145– 188. doi : 10.1002/jlac.18450540202 . ISSN 0075-4617 . Archivado desde el original el 30 de junio de 2023, vía Zenodo.
- ↑ Carey, Francis A.; Sundberg, Richard J. (2013). Química orgánica avanzada, parte B: reacciones y síntesis . Springer.
- ↑ "Química de flujo" . Vapourtec . Consultado el 1 de diciembre de 2024 .
- ↑ Alderden, Rebecca A.; Hall, Matthew D.; Hambley, Trevor W. (1 de mayo de 2006). "El descubrimiento y desarrollo del cisplatino". J. Chem. Educ. 83 (5): 728. Bibcode : 2006JChEd..83..728A . doi : 10.1021/ed083p728 .
- ↑ Li, Chao-Jun; Trost, Barry M (9 de septiembre de 2008). "Química verde para la síntesis química" . Actas de la Academia Nacional de Ciencias de los Estados Unidos de América . 105 (35): 13197– 13202. Bibcode : 2008PNAS..10513197L . doi : 10.1073/pnas.0804348105 . PMC 2533168. PMID 18768813 .
- ↑ Xu, Z.; Shi, Z.; Jiang, L. (2011-01-01), "3.18 - Ácidos acético y propiónico" , en Moo-Young, Murray (ed.), Biotecnología integral (Segunda edición) , Burlington: Academic Press, pp. 189–199 , doi : 10.1016/b978-0-08-088504-9.00162-8 , ISBN 978-0-08-088504-9, consultado el 1 de diciembre de 2024
- 1 2 "APLICACIONES DE LA QUÍMICA ORGÁNICA EN INGENIERÍA Y BIOTECNOLOGÍA: UNA VISIÓN GENERAL" . Líder y mentor .
- ↑ «Síntesis Inorgánica» . Socrática .
- ↑ "Piensa : Térmica : Segunda parte : Usos y beneficios para la industria biofarmacéutica" . Thermal Product Solutions . 10 de febrero de 2020.
Enlaces externos
- El archivo de síntesis orgánica
- Síntesis de productos naturales
- Síntesis química
- Química