Nanopartículas híbridas orgánicas-inorgánicas con funcionalidad asociada. Síntesis, caracterización y aplicaciones.

Abstract

[ES] En los últimos años los procesos químicos sostenibles han ido cobrando cada vez más importancia. Estos procesos, pertenecientes al ámbito de la química verde, pretenden llevar a cabo reacciones y transformaciones químicas más eficientes, económicas, que empleen reactivos y disolventes menos dañinos y con generación de menor cantidad de residuos, de forma que sean más sostenibles con el medio ambiente. Un proceso que se engloba dentro de este ámbito son las reacciones en cascada. Estas permiten llevar a cabo transformaciones sin necesidad de aislar los intermedios de reacción, con un menor número de etapas y dando lugar a una menor cantidad de subproductos. Todo ello hace que sean reacciones más sostenibles. Para llevarlas a cabo es necesario el desarrollo de catalizadores multifuncionales que posean centros activos de distinta naturaleza estabilizados y separados entre sí para que cada uno de ellos pueda actuar en una de las etapas de la reacción. Dentro de este contexto, el proyecto llevado a cabo se centra en el desarrollo de catalizadores multifuncionales híbridos orgánicos-inorgánicos basados en nanopartículas organosilíceas funcionalizadas con grupos octadecil, alquil-tiol y/o alquil-amino, pudiendo ser empleados posteriormente en reacciones tándem o en cascada. Por otro lado, el 5-hidroximetilfurfural (HMF) es una molécula plataforma que permite obtener productos plásticos y combustibles de forma sostenible a partir de moléculas de biomasa. El catalizador sintetizado que contiene funcionalidad ácida puede emplearse en la obtención, mediante calentamiento por microondas, de HMF a partir de la deshidratación de la fructosa logrando un rendimiento del 60 % a 180 ºC y solo 3 min de reacción. De acuerdo con los resultados obtenidos, la síntesis propuesta permite obtener de forma sencilla y efectiva nanopartículas de sílice no porosas y multi-funcionales, aplicables como catalizadores en procesos catalíticos de elevado interés.

[EN] In recent years, sustainable chemical processes have become increasingly important. These processes, belonging to the field of green chemistry, aim to carry out more efficient and economical chemical reactions and transformations, using less harmful reagents and solvents and generating less waste, so that they are more sustainable with the environment. . One process that falls within this scope is cascade reactions. These allow transformations to be carried out without the need to isolate the reaction intermediates, with a smaller number of stages and giving rise to a smaller quantity of by-products. All this makes them more sustainable reactions. To carry them out, it is necessary to develop multifunctional catalysts that have active centers of different types stabilized and separated from each other so that each of them can act in one of the reaction stages. Within this context, the project carried out focuses on the development of organic-inorganic hybrid multifunctional catalysts based on organosilicean nanoparticles functionalized with octadecyl, alkyl-thiol and / or alkyl-amino groups, being able to be subsequently used in tandem reactions or in waterfall. On the other hand, 5-hydroxymethylfurfural (HMF) is a platform molecule that allows to obtain plastic and fuel products in a sustainable way from biomass molecules. The synthesized catalyst containing acid functionality can be used to obtain, by microwave heating, HMF from the dehydration of fructose, achieving a yield of 60% at 180 ºC and only 3 min of reaction. According to the results obtained, the proposed synthesis allows to obtain in a simple and effective way non-porous and multi-functional silica nanoparticles, applicable as catalysts in catalytic processes of high interest.