Aplicación del Modelo de Clúster 3t-Dft para la racionalización de la catálisis heterogénea empleando H-Zsm-5 en la transesterificación de acetato de vinilo Y alcohol isoamílico

Abstract

La catálisis heterogénea es un fenómeno inherentemente nanoscópico con importantes consecuencias tecnológicas en la conversión de energía y la producción de compuestos químicos [1]. Actualmente, gran parte de las reacciones catalizadas se llevan a cabo en superficies nanoestructuradas, realizándose grandes esfuerzos teóricos y experimentales dedicados a entender dicho fenómeno [2] Un grupo de catalizadores heterogéneos con gran versatilidad en diversos procesos son las zeolitas, consideradas por muchos investigadores como “la piedra filosofal” de la química moderna [3]. Estas, han encontrado numerosas aplicaciones en la catálisis heterogénea y particularmente, ZSM-5, un prototipo de zeolita nanoestructurada, posee reconocida participación en diversos procesos, tales como las reacciones de transesterificación [4-6]. En búsqueda de un mejor entendimiento acerca del comportamiento de las zeolitas como catalizadores, una poderosa herramienta la constituyen los métodos computacionales, que se utilizan con la finalidad de modelar el comportamiento de sitios catalíticos, empleando aproximaciones mecano-cuánticas y reduciendo el estudio de la superficie del catalizador a clústers sencillos. En particular, se puede obtener información valiosa de las propiedades electrónicas locales y estructurales de la zeolita, como así también la superficie de energía potencial de la interacción con diferentes moléculas huéspedes. En este sentido, los cálculos mecánico-cuánticos resultan de gran utilidad y contribuyen al análisis de estructuras, naturaleza y estabilidad relativa de intermediarios de reacción y estados de transición en reacciones cuyo estudio resultaría experimentalmente complicado. Es nuestro objetivo, estudiar el mecanismo de reacción para la alcoholisis de acetato de vinilo (AcOvin) y alcohol isoamílico (IsoamOH), empleando un catalizador tipo H-ZSM-5 que permita sustentar la preparación de acetato de isoamilo (AcOIsoam) de manera experimental.