Métodos ab initio aplicados a la reacción de acilación con cloruro de acetilo catalizada por zeolita H-ZSM-5

Abstract

Se estudió la interacción entre la forma ácida de zeolita ZSM-5 y cloruro de acetilo que permite generar un intermediario de tipo zeolita acetilada, empleando métodos ab initio de cálculos basados en la Teoría del Funcional de la Densidad (DFT). Para ello, se empleó un modelo finito de clúster formado por 72 tetraedros, con la finalidad de simular la superficie de la zeolita. Se implementaron cálculos de optimización de geometría empleando el método ωB97XD/6-31G(d,p):AM1. A continuación, se simuló la adsorción de cloruro de acetilo sobre un centro ácido de Brønsted y su posterior transformación en un ion acetilo que permanece interactuando covalentemente con la superficie del catalizador. Posteriormente, se realizó la búsqueda de la geometría del respectivo estado de transición (TS) y se implementaron cálculos de Coordenada Intrínseca de Reacción (IRC) con la finalidad de corroborar la conexión entre las geometrías del complejo de adsorción (zeolita-cloruro de acetilo), el estado de transición (TS) y los productos (zeolita acetilada y HCl). Finalmente, se calcularon propiedades termodinámicas (ΔG°, ΔH° y ΔS°) y parámetros cinéticos (k, Δ^‡G, Δ^‡H° y Δ^‡S° y Eact) asociados con el paso estudiado.