Estudio del proceso de Condensación de Knoevenagel catalizado por sistemas basados en óxido de magnesio modificado

Abstract

La catálisis es un fenómeno clave en las transformaciones químicas. La importancia de los procesos catalíticos se puede resumir en dos hechos: ninguna forma de vida existiría sin enzimas, y la sociedad moderna no hubiese alcanzado el grado de desarrollo que posee sin los catalizadores. En comparación con la catálisis heterogénea ácida, la básica se encuentra mucho menos desarrollada, probablemente como resultado de i) el bajo precio de los hidróxidos sódico y potásico, catalizadores homogéneos básicos más empleados; ii) la gran fuerza impulsora que la petroleoquímica ha ejercido tradicionalmente en la catálisis ácida; iii) la inestabilidad de los sistemas básicos al aire, debido a su tendencia a carbonatarse con la consiguiente desactivación de los centros activos. El primer estudio de catalizadores básicos heterogéneos fue realizado por Pines et al., dispersando sodio metálico en alúmina, para su uso en reacciones de migración de dobles enlaces en alquenos. Así, considerando la fuerte tendencia del Na como dador de electrones, parecía obvio que este material se comportara como un catalizador heterogéneo básico. Desde este momento, la catálisis heterogénea básica se ha convertido en un área de investigación en desarrollo en un intento de reemplazar las bases homogéneas utilizadas hasta el momento, como el hidróxido o el etóxido sódico con una gran carga contaminante, por sólidos con propiedades básicas. Esta catálisis ofrece otra ventaja muy importante como es la posibilidad de recuperar el catalizador y por lo tanto reciclar el disolvente del medio de reacción. El futuro de la catálisis heterogénea ácido-base pasa por una serie de aspectos en los que debería seguirse profundizando en los próximos años y que combinan la Investigación Básica y la Aplicada, siempre procurando la menor contaminación ambiental. Como se ha comentado, los requerimientos medioambientales invitan a la sustitución del NaOH y KOH por sistemas heterogéneos básicos que pueden ser empleados en reacciones de formación de enlaces C-C como la adición de Michael o las condensaciones de Claisen-Schmidt y de Knoevenagel [4-10]. La reacción de condensación de Knoevenagelconduce a la formación de un doble enlace C-C entre un carbonilo y un compuesto con un grupo metileno activo. Esta reacción supone la adición nucleófila sobre un carbonilo (de un aldehído o cetona) de un carbono activado (ácido) seguida de la perdida de una molécula de agua. Las reacciones de catálisis básica se encuentran mucho menos desarrolladas que las de carácter ácido, con lo que esta Tesis podría contribuir, en parte, a paliar esa asimetría. Los óxidos de metales alcalinotérreos, como el MgO son catalizadores básicos típicos, pudiendo aumentarse su basicidad mediante la adición de metales alcalinos y/o alcalinotérreos. Entre los procesos catalizados por bases destaca, por su interés, los de formación de enlaces C-C, como la condensación de Knoevenagel. Este tipo de procesos se ven especialmente favorecidos al emplear microondas, pudiendo ser realizados incluso sin disolvente. De este modo, la variación de las condiciones de envejecimiento del gel así como el dopado con metales como el potasio, calcio y lantano, busca la consecución de sistemas más activos en procesos de condensación, de importancia en la industria farmacéutica y de Química Fina. La concepción integral de la Catálisis que, desde siempre ha tenido nuestro Grupo de Investigación, esto es: sintetizar unos sistemas, caracterizarlos y aplicarlos en un proceso dado, nos permitirá discutir los resultados en función de las diferentes variables de síntesis y las características de los sistemas (establecimiento de relaciones estructura-actividad), lo que nos dará nuevas claves acerca de las características idóneas de un sistema con vista a su mejor comportamiento en los procesos antes mencionados.