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Hidrogenación Selectiva

La hidrogenación selectiva de compuestos poliinsaturados mediante catálisis heterogénea es un tema de gran importancia tanto por su aplicación industrial como por la generación de conocimientos básicos y tecnológicos en esta área. La síntesis eficiente de químicos finos valiosos por hidrogenación selectiva de compuestos orgánicos que contienen grupos multifuncionales enfrenta frecuentemente problemas complejos de quimio-, regio- y estereoselectividad, y representa un desafío científico en catálisis heterogénea. Nuestro grupo lleva adelante actualmente tres líneas de investigación en esta área, las cuales están en relación con la hidrogenación selectiva de nitrilos a aminas, 5-hidroximetilfurfural a 2,5-bis(hidroximetil)furano, y mono- y disacáridos a polioles.

Reacciones

  • Hidrogenación de carbohidratos a polioles
    El objetivo es hidrogenar aldosas y cetosas para obtener los correspondientes polioles con alta selectividad a uno de ellos en particular. Nuestro grupo está trabajando en la hidrogenación selectiva de mono y disacáridos, por ejemplo, D-fructosa a D-manitol, glucosa a sorbitol y lactosa a lactitol, empleando catalizadores mono y bimetálicos basados en metales nobles (Pt, Pd) y no nobles (Cu, Ni, Co), preparados por distintos métodos (impregnación, precipitación-deposición, adsorción), sobre soportes con diferentes propiedades texturales y fisicoquímicas (SiO2, Al2O3, SiO2-Al2O3, zeolitas, etc.).

  • Síntesis selectiva de amines e iminas por hidrogenación de nitrilos
    Se investiga el desarrollo de catalizadores metálicos soportados para la síntesis eficiente de aminas por hidrogenación selectiva de nitrilos saturados e insaturados. La hidrogenación selectiva del grupo C≡N en nitrilos insaturados para obtener aminas insaturadas resulta aún un desafío tecnológico en catálisis heterogénea. Por otra parte, se ha realizado un importante esfuerzo de investigación buscando convertir selectivamente nitrilos saturados en una dada amina primaria, secundaria o terciaria. Tanto las aminas saturadas como las insaturadas son valiosos intermediarios empleados en las industrias agroquímica, farmacéutica y de química fina. Las iminas secundarias que pueden obtenerse selectivamente a partir de nitrilos pueden ser simétricas o asimétricas, y constituyen también valiosos intermediarios para la industria. Además, resultan de particular interés las iminas secundarias asimétricas, que poseen centros proquirales capaces de producir enantiómeros valiosos por hidrogenación asimétrica.


  • Hidrogenación de 5-hidroximetilfurfural (HMF) a 2,5-bis(hidroximetil)furano (BHMF)
    El HMF se puede obtener por deshidratación de hexosas, como glucosa y fructosa, derivados a su vez de biomasa. En este caso, nuestro objetivo es hidrogenar selectivamente el grupo aldehído del HMF, para obtener BHMF, sin que ocurra la hidrogenólisis de los enlaces C-OH, es decir, evitar que el BHMF se convierta en 2,5-dimetilfurano (DMF). Los catalizadores empleados están constituidos por fases mono y bimetálicas, como por ejemplo Cu, Ni y Cu-Ni, soportadas sobre sólidos óxidos como SiO2, Al2O3 y SiO2-Al2O3.

Publicaciones recientes

  • Effect of the catalyst preparation method on the performance of Ni supported catalysts for the synthesis of saturated amines from nitrile hydrogenation, D.J. Segobia, A.F. Trasarti, C.R. Apesteguia, Chin. J. Catal., in press 2019.

  • Selective liquid-phase hydrogenation of fructose to D-mannitol over copper-supported metallic nanoparticles, J. Zelin, C.I. Meyer, S.A. Regenhardt, V. Sebastian, T.F. Garetto, A.J. Marchi, Chem. Eng. J., 319, 48-56 (2017).

  • Impact of solvent on Co/SiO2 activity and selectivity for the synthesis of n-butylamine from butyronitrile hydrogenation, D.J. Segobia, A.F. Trasarti, C.R. Apesteguía, Catal. Comm., 62, 62-66 (2015).

  • Chemoselective hydrogenation of unsaturated nitriles to unsaturated primary amines: Conversion of cinnamonitrile on metal-supported catalysts, D.J. Segobia, A.F. Trasarti, C.R. Apesteguía, Appl. Catal. A: General, 494, 41-47 (2015).

  • Conversion of butyronitrile to butyilamines on noble metals: Effect of solvent on catalyst activity and selectivity, D.J. Segobia, A.F. Trasarti, C.R. Apesteguía, Catal. Sci. Technol., 4, 4075-4083 (2014).

  • Synthesis of n-butylamine from butyronitrile on Ni/SiO2: Effect of solvent, D.J. Segobia, A.F. Trasarti, C.R. Apesteguía, J. Braz. Chem. Soc., 25(12), 2272-2279 (2014).

  • Selective liquid-phase hydrogenation of furfural to furfuryl alcohol over Cu-based catalysts, M.M. Villaverde, N.M. Bertero, T.F. Garetto, A.J. Marchi, Catal. Today 213, 87-92 (2013).

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