Preparación de un sólido mesoporoso renovable para su aplicación como biocatalizador en la transesterificación de acetato de vinilo con alcohol isoamílico

Abstract

Los materiales mesoporosos poseen excelentes propiedades texturales y altas áreas específicas, lo que permite su aplicación como catalizadores heterogéneos en reacciones de interés. El desarrollo de vías sintéticas más ecológicas y económicas, como el uso de moldeantes provenientes de recursos renovables, sigue siendo un desafío en la síntesis de estos sólidos. Los materiales así obtenidos son factibles de ser modificados con especies biológicas, como las lipasas. La inmovilización de especies biológicamente activas sobre materiales mesoporosos combina la selectividad de las reacciones enzimáticas con las propiedades químicas y mecánicas del soporte. Así, se preparó una sílica mesoporosa a partir de un moldeante renovable, el Monoestearato de Glicerilo, reemplazando agentes moldeantes convencionales. La sílica mostró mesoporosidad evidenciada por isoterma de adsorción/desorción de N2, complementándose el estudio con microscopía electrónica de transmisión y microscopía electrónica de barrido. En el soporte se inmovilizó la lipasa de Pseudomonas fluorescens, obteniéndose biocatalizadores heterogéneos. Estos presentaron actividad a las 2 y 24h en la transesterificación del acetato de vinilo con alcohol isoamílico a 38 °C. Con 96h de inmovilización se logró el mejor resultado catalítico, obteniéndose un rendimiento a acetato de isoamilo del orden del 70%, uno de los ésteres más empleados como aromatizantes y/o saborizantes.

Mesoporous materials exhibit excellent textural properties and high specific surface areas, enabling their application as heterogeneous catalysts in reactions of interest. The development of more environmentally friendly and cost-effective synthetic routes, such as the use of templates derived from renewable resources, remains a challenge in the synthesis of these solids. The materials thus obtained are amenable to modification with biological species, such as lipases. Immobilizing biologically active species on mesoporous materials combines the selectivity of enzymatic reactions with the chemical and mechanical properties of the support. Accordingly, mesoporous silica was prepared using a renewable template, Glycerol Monostearate, replacing conventional templating agents. The silica exhibited mesoporosity, as evidenced by N2 adsorption/desorption isotherms, complemented by transmission electron microscopy, and scanning electron microscopy. Pseudomonas fluorescens lipase was immobilized on the support, yielding heterogeneous biocatalysts. These catalysts displayed activity at 2 and 24 hours in the transesterification of vinyl acetate with isoamyl alcohol at 38 °C. The optimum catalytic result was achieved after 96 hours of immobilization, yielding a isoamyl acetate conversion of approximately 70 %, a compound widely employed as a flavoring and/or fragrance agent.