Inmovilización de catalizadores homogéneos en materiales de carbón nanoestructurados

Abstract

La catálisis es una disciplina que ha sido fundamental para el desarrollo de la industria química ya que más del 80% de los productos químicos manufacturados se obtienen mediante procesos que requieren el empleo de un catalizador (80% catalizadores heterogéneos y 20% sistemas homogéneos) al menos en una de las etapas. El principal problema de la catálisis homogénea, que limita su aplicación a escala industrial, es la separación de los productos de reacción del catalizador y la recuperación en su forma activa. Una alternativa propuesta es la heterogeneización de los catalizadores homogéneos, mediante la inmovilización del catalizador homogéneo en soportes sólidos (los denominados catalizadores híbridos). En los sectores farmacéuticos y de química fina, destaca por su interés la catálisis asimétrica; mediante la cual un compuesto proquiral puede ser convertido de forma selectiva en uno de los enantiómeros. La mayor parte de la catálisis asimétrica se lleva a cabo en fase homogénea. Los inconvenientes comentados anteriormente que presenta la catálisis homogénea y el hecho de que los catalizadores homogéneos quirales tengan un elevado coste hacen que en este caso, sea particularmente interesante la investigación para obtener catalizadores híbridos quirales. El presente proyecto de tesis pretende desarrollar catalizadores híbridos activos, selectivos, recuperables y reutilizables, a través de la inmovilización de complejos metálicos, en soportes sólidos, con una especial atención a los catalizadores híbridos enantioselectivos. Como soporte se emplearán materiales de carbón nanoestructurados, y novedosos, como los nanotubos y nanofibras de carbono, xerogeles de carbono y monolito de carbono. Se considera que la dimensión y la estructura de las cavidades de estos materiales juegan un papel determinante en la actividad y selectividad de los complejos anclados. Se ha planteado centrar el estudio en catalizadores de Rh (el complejo diamina Rh(NN)Si, el complejo quiral comercial RhDuphos y complejos de rodio con ligando difosfina BPPM), que sean activos en la hidrogenación de compuestos ¿,ß-insaturados y de enamidas (hidrogenación de ciclohexeno, carvona, 2-acetamidoacrilato de metilo y del ácido ¿-acetamidocinámico). Se plantea así conseguir la preparación de estos catalizadores híbridos selectivos (y enantioselectivos), estables, activos y reutilizables para su aplicación en reacciones de hidrogenación.