Síntesis y aplicaciones de sistemas catalíticos inmovilizados sobre polímeros orgánicos porosos

Résumé

Actualmente, la mayor parte de los procesos industriales implican el empleo de catalizadores para mejorar su rendimiento y selectividad hacia el producto deseado. El uso de este tipo de sustancias que aumentan la velocidad de reacción sin estar presentes en la ecuación estequiométrica, no solo es beneficioso para la industria sino también para el medio ambiente puesto que se generan menos residuos. A todo esto se le añade que pueden ser activados por la luz, inducir selectividad y que pueden recuperarse y reutilizarse en varios ciclos de reacción en el caso de emplear catalizadores heterogéneos o heterogeneizados. En la presente Tesis Doctoral se han diseñado y desarrollado nuevos materiales orgánicos porosos capaces de ser utilizados en catálisis heterogeneizada. En primer lugar se han sintetizado una familia de ligandos solubles derivados del fenantrenoimidazol para incorporarlos posteriormente en la esfera de coordinación del rutenio formando así complejos metálicos fotocatalíticamente activos en la reacción de formación de nuevos enlaces carbono-carbono aza-Henry. Una vez estudiado su comportamiento, se selecciona el más activo y se procede a la preparación de POPs (Porous Organic Polymers) tipo PAFs (Porous Aromatic Frameworks) y CMPs (Conjugated Microporous Polymers) con el fin de post-funcionalizarlos con dichos ligandos. Con ello se consiguen obtener catalizadores que favorecen reactividades que no son posibles con el propio catalizador homogéneo. Se pone de manifiesto su actividad y reciclado en la misma reacción modelo. En segundo lugar, se preparan una familia de derivados del BINOL para su aplicación en catálisis asimétrica. Los grupos funcionales hidroxilo conducen a los correspondientes ácidos fosfóricos y posteriormente los complejos metálicos de rodio para estudiar así su actividad frente a distintas reacciones en catálisis homogénea. Tras estudiar su actividad, se procede igual que en el capítulo anterior sintetizando los correspondientes PAFs y derivatizando los ligandos activos que se encuentra en la matriz polimérica de forma análoga a la formación de los compuestos solubles. Se confirma para todos ellos su recuperación por centrifugación y su reutilización en varios ciclos catalíticos sucesivos. Los resultados obtenidos evidencian el enorme potencial que tienen este tipo de polímeros orgánicos porosos como catalizadores heterogeneizados frente a reacciones de diversa índole como pueden ser las activadas por la luz o las de formación de productos enantioméricamente puros.