Catalizadores de Rh-soportado y su aplicación en la hidrogenación de crotonaldehído

Abstract

Este trabajo ha sido realizado en el contexto de los proyectos de MAT 2002-03808 y MAT 2002-02158, financiados por la Dirección General de Investigación del Ministerio de Ciencia y Tecnología (MCyT). <br/>Se han sintetizado y caracterizado catalizadores Rh-soportado (sólo o promovido con Sn) utilizando diferentes tipos de soportes. Como soportes de catalizadores se utilizaron tanto materiales microporosos, silicatos laminares (bentonitas) de distinta procedencia y bentonitas modificadas mediante la introducción de pilares (PILC's) o transformadas en productos zeolíticos; como materiales mesoporosos, MCM-41, con una o dos fuentes de Silicio. Los mencionados catalizadores han sido aplicados en la hidrogenación de crotonaldehído, en fase gaseosa y condiciones suaves, de alto interés tanto académico como industrial en química fina, farmacéutica y alimentaria. Se han analizado y discutido la actividad/selectividad en relación con las diferentes características de los soportes y las distintas condiciones de trabajo como: temperatura de reducción del Rh, temperaturas de reacción, y presencia de estaño como promotor. <br/>Se han caracterizado los soportes y catalizadores mediante diferentes técnicas instrumentales UV-Vis, espectroscopia IR, ATG/DTG, DRX, isotermas de adsorción-desorción de N2, quimisorción de O2/H2, quimisorción de NH3, adsorción-desorción de piridina mediante espectroscopia IR-TF, XPS y se utilizó la Cromatografia de gases para la hidrogenación de crotonaldehído. <br/>Los resultados obtenidos ponen de manifiesto que tanto las arcillas de partida como las modificadas (con pilares o bien transformada en zeolitas) y materiales MCM-41, han resultado soportes idóneos para la formación de catalizadores heterogéneos de Rh y de Rh promovido con Sn, habiéndose generado, por tanto, nuevos materiales de alto valor añadido para el caso de las arcillas modificadas y nuevos retos de aplicación para los nuevos nanomateriales MCM-41. Así mismo se constata que la adición de Sn como promotor, modifica la conversión a todas las temperaturas de reacción, obteniéndose para todos los catalizadores, mayor selectividad hacia alcohol crotílico que en ausencia de Sn. <br/>En resumen, a lo largo de este trabajo se han logrado preparar catalizadores metal soportados utilizando unos nuevos soportes de catalizadores que muestran, generalmente, alta selectividad hacia alcohol crotílico en la hidrogenación de crotonaldehído, en condiciones suaves y a presión atmosférica, condiciones usuales de trabajo en la industria de química fina, farmacéutica y alimentaria, donde time mayor repercusión la aplicación de la reacción estudiada.

This work has been performed within the projects MAT 2002-03808 and MAT 2002-02158, financed by the DGESIC (Dirección General de Enseñanza Superior e Investigación y Ciencia) and CICYT (Comisión de Investigación Científica y Técnica), respectively.<br/>An Rh-supported catalyst (alone or promoted with Sn) has been synthesized and characterized using different types of supports. Aluminum silicate (clay) of different origins and clay modified by introduction of pillars (PILC's) or transformed into zeolytic products were used as microporous materials. MCM-41 (with one or two Silicon sources) was used as mesoporous materials. The catalyst has been applied in the hydrogenation of cortonaldehyde in gaseous phase and mild conditions. These have high academic and industrial interest. Activity and selectivity of catalysts have been analyzed at different conditions of work like: temperature of reduction of the Rh, temperatures of reaction and tin presence as promoter.<br/><br/>These supports (micro and mesoporous materials) and catalysts have been characterized using different technical instruments: UV-Vis, spectroscopy IR, ATG/DTG, XRD, isotherms of adsorption-desorption of N2, chemisorptions of O2/H2, chemisorptions of NH3, adsorption-desorption of pyridine by DRIFTS, XPS and hydrogenation of crotonaldehyde by Gas Chromatography. The results obtained show that the natural clay material, as modified (with incorporation of pillars or transformed into zeolites), and materials MCM-41, have been good supports to the formation of heterogeneous catalysts of Rh and Rh promoted with Sn, having generated new materials of high value in the case of modified clays and raises new challenges of application for nanomaterials MCM-41. Also observed is that the addition of Sn as promoter was modifying the conversion at all temperatures of reaction, obtaining for all the catalysts greater selectivity to crotyl alcohol than without tin (Sn).<br/><br/>In summary, throughout this work, we have been able to prepare and obtain metal supported catalysts using new supports of catalysts that show great selectivity towards crotyl alcohol in the hydrogenation of crotonaldehyde in mild conditions and atmospheric pressure. This is a very important reaction in the production of many pharmaceutical, agrochemical and fragrance compounds, having great repurcussion on the application of the studied reaction and attracting much interest in fundamental research in catalysis.