La síntesis de compuestos orgánicos es clave para el desarrollo de fármacos, polímeros y materiales funcionales. Actualmente, el desarrollo de nuevos métodos sintéticos presenta grandes desafíos, asociados a exigencias de sostenibilidad, tales como el uso de materias primas accesibles y un menor consumo energético. La química organometálica proporciona herramientas muy útiles para afrontar estos retos mediante el descubrimiento de nuevas reacciones químicas y el desarrollo de procesos más económicos mediante catálisis por metales de transición, incluyendo estrategias que utilizan la luz como fuente de energía. La presente propuesta pretende avanzar en el desarrollo de procesos sostenibles que permitan la obtención de compuestos orgánicos valiosos y materiales poliméricos funcionalizados aprovechando la larga experiencia del equipo de investigación en esta área. Para ello, se prevé abordar dos objetivos generales:

1. Fotocatálisis de esfera interna con complejos ciclometalados de platino. La catálisis por metales de transición inducida por luz ha emergido como un nuevo concepto en el campo de la fotocatálisis, en el que el catalizador metálico es capaz de captar la energía de la luz y realizar la formación/ruptura de enlaces. Nuestro grupo ha descubierto nuevas reacciones fotoquímicas de complejos de platino, incluyendo procesos de adición oxidante de enlaces C-H y C-halógeno y procesos de formación de enlaces C-C y C-heteroátomo, que pueden utilizarse para desarrollar procesos fotocatalíticos para la síntesis de moléculas orgánicas de interés en varios campos de aplicación. Se plantean dos estrategias: (a) ciclos catalíticos basados en transferencias electrónicas de esfera interna en complejos de platino para la funcionalización de sustratos que se coordinen al metal, y (b) ciclos catalíticos basados en reacciones de adición oxidante/eliminación reductora fotoinducidas para el desarrollo de procesos de acoplamiento cruzado.
2. Estudio de nuevos métodos de síntesis de polímeros funcionales basados en procesos de ruptura de enlaces C-C catalizados por paladio. Los enlaces C-C son ubicuos en las moléculas orgánicas, pero existen muy pocos métodos que permitan su activación controlada para el desarrollo de rutas sintéticas económicas. Nuestro grupo ha descubierto nuevas reacciones de ruptura de enlaces C-C aprovechando la reactividad de complejos organometálicos de paladio y ha desarrollado procesos catalíticos que incorporan estas reacciones utilizando carbociclos tensionados (ciclobutanoles) como sustratos. Basándonos en estos estudios, hemos desarrollado un método novedoso de polimerización por escisión de enlaces C-C, que permite una gran versatilidad en la síntesis de materiales poliméricos con propiedades modificables. El presente proyecto pretende explotar las posibilidades que ofrece este método para la modificación de las propiedades de los polímeros obtenidos. Planteamos tres estrategias: (a) modificación de la estructura de la cadena polimérica mediante el uso de ciclobutanoles con distintos patrones de sustitución; (b) formación de copolímeros en bloques mediante la combinación de dos modos de reactividad de un mismo catalizador frente a monómeros distintos, y (c) funcionalización de polímeros mediante reacciones catalíticas de entrecruzamiento de cadenas.

Esperamos un impacto significativo en las áreas de catálisis y fotocatálisis, ciencia de materiales y fotoquímica de complejos organometálicos, que pueden orientarse al desarrollo de métodos sostenibles. El impacto social se deriva de la formación de nuevos investigadores, la mejora de la calidad, visibilidad y reconocimiento de la investigación en la Región, y la aplicación de criterios de sotenibilidad. Puede haber impacto económico positivo por la posible aplicación industrial de los procesos sintéticos y nuevos materiales.