Síntesis de catalizadores heterogéneos a base de nanopartículas de níquel pre-sintetizadas y monodispersas : Su aplicación en la hidrogenación quimioselectiva de acetofenona

Abstract

La obtención de un gran número de productos de la industria química, y especialmente del campo de la Química Fina, involucra reacciones de hidrogenación en una o más etapas. Frecuentemente resulta necesario hidrogenar selectivamente moléculas con dos o más grupos funcionales de reactividades semejantes, y más aún, hidrogenar selectivamente el grupo menos favorable termodinámicamente, como en el caso de compuestos carbonílicos insaturados. Por tanto, el diseño de catalizadores quimioselectivos para ser empleado en la reducción de estos compuestos es un tema de gran interés desde el punto de vista académico e industrial.La quimioselectividad depende de un gran número de propiedades estructurales del catalizador en cuestión. Entre ellas existe una abundante documentación experimental que demuestra que la actividad y la selectividad de las reacciones de hidrogenación dependen del tamaño de las partículas metálicas de la especie activa. Partiendo de este concepto, si se desea estudiar el efecto de alguna otra variable estructural del catalizador, será necesario asegurar que los mismos posean iguales tamaños de partícula metálica para evitar distorsiones en los resultados.El objetivo general del presente trabajo fue desarrollar un método novedoso de preparación de catalizadores de Ni soportados utilizando nanopartículas monodispersas pre-sintetizadas. Esto permitirá obtener catalizadores con un control muy preciso del tamaño de la fase activa. Estos sistemas podrán ser utilizados para estudiar la influencia de determinadas propiedades estructurales en reacciones de hidrogenación quimioselectiva, sin interferencias generadas por efecto del tamaño de las nanopartículas. La reacción test elegida fue la hidrogenación en fase líquida de acetofenona.En el marco de este trabajo ha sido posible obtener de manera reproducible nanopartículas de Ni metálico de 20 nm de diámetro, monodispersas. Las partículas fueron soportadas sobre sólidos mesoporosos (MCM-41) modificados con el fin de obtener diferente hidrofobicidad del material. Los catalizadores preparados fueron activos y altamente quimioselectivos al producto buscado, 1-fenietanol. Se encontró que un aumento en la hidrofobicidad del soporte conduce a sistemas significativamente más activos.Asimismo, se estudió el efecto de la presencia de un segundo elemento más electronegativo que el Ni (P) en contacto íntimo con este. Ha sido posible sintetizar nanopartículas monodispersas de diámetro promedio aproximadamente igual a 20 nm de una mezcla de Ni12P5 y Ni2P. Los catalizadores preparados a partir de nanopartículas de fosfuro de níquel, soportadas sobre MCM-41, fueron activos y quimioselectivos en la hidrogenación de acetofenona. Las fases de fosfuros de níquel poseen una variedad de estructuras con propiedades diferentes. Debido a la gran versatilidad de estas fases, las mismas aparecen como novedosos catalizadores potenciales para hidrogenación quimioselectivos y se justifican nuevos esfuerzos para estudiar diferentes composiciones y sustratos.