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Oxidación Selectiva

La oxidación selectiva de grupos funcionales es una herramienta de gran importancia para la síntesis de compuestos orgánicos. En general, el término oxidación suele ir asociado a la pérdida de hidrógeno y/o a la ganancia de oxígeno en una molécula, e incluso al intercambio de un hidrógeno por un heteroátomo. La reactividad del grupo funcional y la selectividad en una reacción de oxidación dependen fuertemente de la estabilidad de dicho grupo. Es por esto que resulta de transcendental importancia la elección del catalizador adecuado para lograr que ocurra selectivamente la reacción de oxidación deseada, minimizando las reacciones laterales o indeseables. En nuestro grupo de investigación, se está trabajando en el desarrollo de procesos catalíticos heterogéneos para las siguientes reacciones de oxidación selectiva en fase acuosa:

Reacciones

  • Oxidación de carbohidratos a los ácidos monocarboxílicos correspondientes
    El objetivo es obtener catalizadores que sean activos y selectivos en la oxidación de mono y disacáridos a los correspondientes ácidos monocarboxílicos. En particular, en nuestro grupo se está investigando la oxidación de glucosa a ácido glucónico, y de lactosa a ácido lactobiónico. Los catalizadores empleados están constituidos por una fase mono o bimetálica de metales nobles (Au, Ag, Pd, Pt) soportada sobre óxidos sólidos como, por ejemplo, Al2O3, CeO2 y TiO2. Además, se utilizan dos tipos de catalizadores: a) en polvo; b) estructurados o monolíticos. Estos últimos, presentan la ventaja de una fácil recuperación del catalizador.

  • Oxidación de alcoholes aromáticos para obtener aldehídos valiosos
    Se investiga la oxidación selectiva de alcohol bencílico (AB) para obtener benzaldehído (B). El benzaldehído tiene numerosas aplicaciones como intermediario en la fabricación de colorantes y especialidades químicas, pero también en las industrias farmacéutica, alimenticia y de fragancias debido a su delicado perfume a almendras. Tradicionalmente, el benzaldehído se obtiene como subproducto de la oxidación de tolueno a ácido benzoico o por hidrólisis del cloruro de bencilo, generando este último proceso, un producto con trazas de cloro y gran cantidad de residuos contaminantes. Para su aplicación en la industria farmacéutica y de perfumería se requiere un benzaldehído libre de cloro. Además, son deseables desde el punto de vista ambiental procesos catalíticos que utilicen oxidantes limpios (O2, H2O2) y desde el punto económico se prefiere el empleo de catálisis heterogénea, debido a la facilidad de separación, recuperación y reutilización del catalizador. Por ello, en GICIC abordamos la oxidación de AB para obtener selectivamente B empleando O2 como agente oxidante a presión atmosférica. Desarrollamos catalizadores basados en mezclas de Zn-Mn con distintas relaciones molares, los que mostraron ser activos y selectivos en reacciones similares, y además son interesantes por su bajo costo. Este trabajo se desarrolla en el marco de un Proyecto de Desarrollo Tecnológico y Social (PDTS) de CONICET y a través de un convenio entre CONICET-UNL y la empresa Wöhr Química SRL.

  • Oxidación de 5-hidroximetilfurfural (HMF) a ácido 2,5-furandicarboxílico (FDCA)
    Investigamos el desarrollo de un catalizador capaz de oxidar selectivamente el HMF, obtenido a partir de la deshidratación de carbohidratos, a FDCA empleando condiciones suaves: T < 65°C, P = 1 bar. Entre los catalizadores que se están empleando se encuentran los de Au, Ag, Pd y Pt, tanto mono como bimetálicos, soportados sobre CeO2 y TiO2. El FDCA tiene un importante número de aplicaciones, entre las que se pueden destacar la síntesis de poliésteres biodegradables, que podrían reemplazar el polietilentereftalato (PET). Además, el FDCA se puede emplear como fungicida, inhibidor de corrosión e intermediario de síntesis en la industria farmacéutica..


Publicaciones recientes

  • Selective aerobic oxidation of benzyl alcohol on inexpensive and reusable ZnO/MnCO3 catalysts, H.A. Duarte, P. J. Luggren, J. Zelin, M.E. Sad, V.K. Díez and J.I. Di Cosimo, Catalysis Today, doi.org/10.1016/j.cattod.2021.10.013, 2021.

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  • Monolithic stirrer reactor: The selective lactose oxidation in liquid phase over Au/Al2O3 nanostructured catalysts, S.A. Regenhardt, C.I. Meyer, O. Sanz, V. Sebastian, S. Ivanova, M.A. Centeno, J.A. Odriozola, M. Montes, A.J. Marchi, T.F. Garetto, Molec. Catal., 481,110219 (2020).

  • Selective lactose oxidation in aqueous-phase over Ag-Au bimetallic nanoparticles supported on Al2O3 under mild reaction conditions, C.I. Meyer, S.A. Regenhardt, H.A. Duarte, J. Zelin, V. Sebastian, T.F. Garetto, A.J. Marchi, Molec. Catal., 481,110249 (2020).

  • A Kinetic modeling of the liquid-phase oxidation of lactose over Pt- and Au-Supported catalysts, C.I. Meyer, S.A. Regenhardt, J. Zelin, V. Sebastian, A.J. Marchi, T.F. Garetto, Topic. Catal., 59, 168-177 (2016)

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