Estudio de sistemas basados en Fósforo, Aluminio y Hierro como catalizadores para la obtención directa de Fenol a partir de Benceno, en fase gaseosa

Abstract

Desde que en 1867 el cirujano británico Joseph Lister utilizó por primera vez el fenol, como desinfectante para esterilizar heridas, vendajes e instrumentos quirúrgicos, hasta la actualidad la utilización de fenol ha experimentado un incremento progresivo, que incluye la preparación de resinas sintéticas, colorantes, medicamentos, plaguicidas, sustancias aromáticas y aceites lubricantes, entre otras aplicaciones. En la actualidad, más del 95% de la producción mundial de fenol, que excede los 11 millones de toneladas por año, se lleva a cabo por el proceso Hock, que supone la oxidación de cumeno (isopropilbenceno) con oxígeno atmosférico seguido de una ruptura del hidroperóxido formado en presencia de un ácido que rinde 2-propanona (acetona) en adición al fenol en una relación molar 1:1. Es obvio que este proceso (varias etapas y una de ellas implica el empleo de un ácido mineral) no solo no está de acuerdo con la Química “verde” o Química sostenible sino que además su eficacia económica depende mucho de la demanda de acetona en el mercado. Es por esto que la síntesis directa de fenol, o lo que es igual en una sola etapa, por hidroxilación de benceno sea una de las reacciones de oxidación más atractivas hoy en día, no sólo desde el punto de vista de la síntesis orgánica sino también de la industria química. Pero, a la vez, también es uno de los problemas más difíciles de resolver en el campo de la síntesis orgánica. De hecho esta reacción y la conversión directa de metano a metanol son, a menudo, incluidas dentro de los diez desafíos de la Química moderna. En los últimos años muchos artículos y patentes relacionados con esta reacción tanto en fase gaseosa como en fase líquida han aparecido si bien todavía no existe un proceso y/o un sistema catalítico idóneos para llevar a cabo la reacción de forma satisfactoria. Teniendo en cuenta esto y en el contexto de una amplia investigación que venimos desarrollando relacionada con la síntesis y caracterización de nuevos sistemas catalíticos aplicables a procesos de oxidación selectiva de interés, tanto desde el punto de vista industrial como de la Química Fina, se encuentra la investigación que proponemos. En concreto, se estudiarán sistemas basados en fosfatos de aluminio amorfo, sólidos de moderada acidez capaces de adsorber (activar) la molécula de benceno y/o la de oxidante, modificados por la introducción de hierro, que promovería la formación del enlace C-O. Como agente oxidante se empleará fundamentalmente óxido de dinitrógeno (N2O) que es un oxidante benigno en tanto que genera N2 y posee un porcentaje de oxígeno activo importante (36%). Además, la descomposición del propio N2O (cuya fuente fundamentalmente se encuentra en las plantas de producción de ácido nítrico) para evitar emisiones a la atmósfera, dado que forma parte de los gases que contribuyen al efecto invernadero y destruye la capa de ozono, constituye otro problema actual todavía sin resolver y constituiría, por tanto, un interés adicional de la investigación.