El avance científico se centra en el desarrollo de compuestos de Ni(I) térmicamente estables, un logro que ha eludido a los químicos durante décadas y que promete revolucionar el campo de la catálisis de níquel, fundamental para numerosos procesos industriales.

"Hemos desarrollado compuestos de Ni(I) estables que podrían cambiar dramáticamente el campo de juego de la catálisis de níquel. Por eso tenemos una patente internacional y estamos trabajando con empresas farmacéuticas y proveedores químicos que quieren licenciarla", explicó Mirica, según la información publicada por la Universidad de Illinois.

Las reacciones de acoplamiento cruzado catalizadas por níquel son ampliamente utilizadas para formar enlaces carbono-carbono y carbono-heteroátomo, pasos esenciales en la producción de productos farmacéuticos, agroquímicos y materiales avanzados. Tradicionalmente, estas reacciones dependen de dos formas de níquel —Ni(0) o Ni(II)— como catalizadores. Sin embargo, las fuentes de Ni(I) catalíticamente competentes habían permanecido difíciles de obtener, aunque muy deseables por su potencial.

"Esta forma de níquel es altamente deseable en parte porque puede abrir nuevas vías de reactividad que han permanecido esquivas con las fuentes tradicionales de níquel", señaló Sagnik Chakrabarti, coautor y ex estudiante de posgrado en el grupo de Mirica, quien trabajó en el proyecto con los estudiantes de posgrado Jubyeong Chae y Katy A. Knecht.

El equipo de investigación aprovechó las propiedades únicas de compuestos orgánicos llamados isocianidas, que funcionan como ligandos de soporte simples que se conectan al átomo de níquel y forman catalizadores estables y potentes. Estos catalizadores pueden unir piezas moleculares con excepcional velocidad y precisión, abriendo un espacio químico inexplorado para el descubrimiento de reacciones.

Los complejos de Ni(I) desarrollados son fácilmente disponibles, estables en almacenamiento, de preparación sencilla y fácil manejo, además de ser eficientes para una amplia variedad de reacciones químicas. Esto es único porque la mayoría de los complejos de Ni(I) tienden a ser bastante inestables, lo que ha limitado su uso en entornos catalíticos.

"Pudimos poner Ni(I), 'níquel uno', en una botella para que la gente pueda usarlo a mayor escala para diversas aplicaciones sintéticas", explicó Mirica según la fuente consultada.

En el estudio, los investigadores demostraron que estos nuevos catalizadores funcionan en varias de las reacciones más importantes utilizadas para fabricar productos farmacéuticos, electrónicos, materiales avanzados y más. Informaron sobre la síntesis, caracterización y actividad catalítica de dos clases de complejos de isocianuro de Ni(I): compuestos homolépticos coordinativamente saturados y compuestos de Ni(I)-haluro coordinativamente insaturados, siendo uno ligeramente más reactivo que el otro.

Sus complejos exhiben una rápida sustitución de ligandos y demuestran un rendimiento excepcional en las reacciones de acoplamiento cruzado de Kumada, Suzuki-Miyaura y Buchwald-Hartwig, según el estudio. Notablemente, exhiben quimioselectividad, mostrando su versatilidad.

Una ventaja adicional descubierta por el equipo es la alta eficiencia de estos catalizadores. "Lo interesante que encontramos es que podemos usar cantidades muy, muy pequeñas del catalizador de níquel, lo cual es inusual en la catálisis de Ni, que típicamente necesita mayores cantidades del catalizador", señaló Mirica.

El estudio también destaca la diversidad estructural de los isocianuros y su potencial como ligandos espectadores para el descubrimiento de reacciones. Su investigación mostró que esta química no se limita solo a la clase de isocianuro que utilizaron, el terc-butil isocianuro, sino que es ampliamente aplicable a otras clases de isocianuros también.

"Así que la generalidad en el uso de un montón de diferentes isocianuros augura bien para el desarrollo futuro de esta química", comentó Chakrabarti según la fuente consultada.

El trabajo futuro en el grupo de Mirica explorará la estructura fundamental y la unión de estos compuestos inusualmente estables, su nueva reactividad y las diferencias en reactividad entre los complejos soportados por isocianuros alquílicos y arílicos, que, según su estudio, exhiben un comportamiento catalítico divergente.

Este avance en catálisis de níquel se produce en un momento en que la industria química busca procesos más eficientes y sostenibles. Según un informe de Heaven Materials publicado el 30 de enero de 2026, otros metales como el zinc también están experimentando avances significativos en aplicaciones catalíticas y de química verde, lo que sugiere una tendencia más amplia hacia la innovación en catálisis metálica para procesos industriales más sostenibles.

La investigación fue apoyada por una subvención de la Fundación Nacional de Ciencias de Estados Unidos y el artículo completo puede consultarse en Nature Catalysis bajo el DOI: 10.1038/s41929-025-01473-9.