Catálisis ácida
Los sólidos ácidos han sido ampliamente estudiados y utilizados como catalizadores y soportes catalíticos en la industria química, particularmente en el área de la industria petrolera por muchos años. Son áreas activas de investigación para isomerización, craqueo, hidrocraqueo, deshidratación, alquilación, acilación, etc. Las reacciones a baja temperatura necesitan de acidez suficientemente fuerte para superar las barreras cinéticas, pero la acidez de los sólidos ácidos más fuertes es menor que la acidez de los sistemas haluros. Los líquidos superácidos presentan una actividad excepcionalmente alta y aún son empleados en la química de los hidrocarburos, especialmente en síntesis orgánica. También las tecnologías convencionales de síntesis química aún emplean procesos homogéneos y catalizadores tipo Friedel Crafts (AlCl3, TiCl4, FeCl3). Sin embargo, todos estos líquidos ácidos presentan problemas de toxicidad y corrosión y generan residuos dañinos al medio ambiente. Por ello, se requiere desarrollar catalizadores sólidos ácidos eficientes, reciclables y benignos al medio ambiente que permitan reemplazar los catalizadores homogéneos. En este tema, nosotros estudiamos el uso de sólidos ácidos para promover eficientemente reacciones de acilación, alquilación, deshidratación y ciclización. Utilizamos diferentes sólidos ácidos, tales como zeolitas HY, Beta, and ZSM-5, SiO2-Al2O3, Al-MCM-41, HPA soportado, para promover selectivamente la formación de compuestos valiosos empleados en química fina y petroquímica.- Reacciones estudiadas:
- Síntesis de cetonas aromáticas
Las cetonas aromáticas son valiosos intermediarios en la síntesis de fármacos y fragancias. En particular, ortho- (o-HAP) y para-hydroxyacetophenona son ampliamente utilizados para producir aspirina y paracetamol, respectivamente. Nosotros estudiamos el desarrollo de sólidos ácidos para obtener selectivamente o-HAP mediante la acilación de fenol con ácido acético en fase líquida. El objetivo es relacionar la densidad y fuerza de los sitios ácidos superficiales del sólido con su eficiencia para catalizar la síntesis de o-HAP a partir de la acilación de fenol.
- Síntesis de iononas
El isomero b-ionona se emplea en la síntesis de la vitamina A, mientras que a- y g- iononas son muy apreciadas en la industria de fragancias. Las iononas se producen comercialmente mediante la ciclización de pseudoionona en fase líquida empleando ácidos minerales. Nosotros estudiamos la ciclizacion de pseudoionona sobre sólidos ácidos que contienen esencialmente sitios ácidos fuertes de Brønsted. El objetivo es desarrollar un catalizador y seleccionar las condiciones de reacción que promuevan la actividad y selectividad de la reacción de manera de alcanzar rendimientos en iononas comparables a los obtenidos en el proceso homogéneo utilizando ácidos líquidos.
- Síntesis de cresoles
El p-cresol se utiliza en la producción de fármacos, herbicidas, agroquímicos y tintas, pero su síntesis comercial se realiza por deshidratación de tolueno empleando ácido sulfúrico, lo cual ocasiona serios problemas ambientales. Nosotros investigamos la metilación de fenol en fase gas, sobre zeolitas ácidas, buscando mejorar significativamente la síntesis selectiva de p-cresol El objetivo es determinar el efecto que tienen la microestructura y la naturaleza, densidad y fuerza de los sitios ácidos del catalizador sobre la para-selectividad de la reacción.
- Deshidratación en fase líquida Los procesos comerciales de deshidratación de alcoholes en fase líquida emplean como catalizadores ácidos minerales fuertes, los cuales son altamente corrosivos y contaminantes. En particular, la deshidratación intramolecular de 1-feniletanol (PhE) es de interés industrial, dado que 15% de la producción mundial de estireno se obtiene mediante esta reacción. Sin embargo, el PhE puede también convertirse simultáneamente en éter de alfa-metilbencilo mediante una reacción de deshidratación/condensación intermolecular. Nosotros investigamos los requerimientos de densidad y fuerza ácida para promover selectivamente la deshidratación de PhE hacia estireno sobre sólidos ácidos.
Publicaciones recientes
- Publicaciones recientes Acid site requirements for the synthesis of o-hydroxyacetophenone by acylation of phenol with acetic acid, C.L. Padró, M.E. Sad, C.R. Apesteguía, Catal. Today, 116, 184-190, (2006).
- Synthesis of cresols by alkylation of phenol with methanol on solid acids, M.E. Sad, C.L. Padró, C.R. Apesteguía, Catal. Today, 133–135, 720-728, (2008).
- Selective synthesis of p-cresol by methylation of phenol, M.E. Sad, C.L. Padró, C.R. Apesteguía, Appl. Catal. A: General, 342, 40-48 (2008).
- Synthesis of ionones by cyclization of pseudoione on solid acid catalysts, V.K. Díez, C.R. Apesteguía, J.I. Di Cosimo, Catal. Lett., 123 (3-4), 213-219 (2008).
- Liquid-phase dehydration of 1-phenyletanol over mordenite-like zeolites: Influence of Si/Al ratio, N.M. Bertero, C.R. Apesteguía, A.J. Marchi, Catal. Comm. 10, 261-265 (2008).
- Ionone synthesis by cyclization of pseudoionone on silica-supported heteropolyacid catalysts, V.K. Díez, B.J. Marcos, C.R. Apesteguía, J.I. Di Cosimo, Appl. Catal. A: General , (2009)