Estudio de apertura estereoselectiva de epóxidos en presencia de zeolitas

Abstract

[ES] Las zeolitas son aluminosilicatos cristalinos microporosos con estructuras tridimensionales y sistemas de canales y cavidades internos de dimensiones moleculares. Debido a la estabilidad estructural y térmica que presentan, así como la posibilidad de sustituir isomórficamente los átomos de la red generando centros activos, las zeolitas se utilizan principalmente en Catálisis Heterogénea. Entre las numerosas aplicaciones, destacan procesos de interés industrial como el procesado de refino de petróleo y la obtención de productos de alto valor añadido en Química Fina.

Un área mucho menos explorada en catálisis heterogénea es el desarrollo de nuevos procesos para la industria farmacéutica. En ella se requieren compuestos muy complejos y de elevada pureza. Esto es particularmente difícil en el caso de principios activos con actividad óptica, en los cuales sólo uno de los enantiómeros tiene propiedades farmacológicas y el otro o bien es inactivo o incluso puede tener efectos nocivos para la salud.

Una de las reacciones que puede aportar enantioselectivdad en los productos, es la apertura asimétrica de epóxido, que fue desarrollada por Eric N. Jacobsen, reportándose elevadas selectividades y excesos enantioméricos cuando se empleaba un complejo de Cr-salen como catalizador. Sin embargo, el uso de Cr está muy limitado para la producción de fármacos. La heterogeneización de ésta y otras reacciones mediante el uso de zeolitas es limitada debido al escaso número de estructuras zeolíticas quirales y la imposibilidad de obtenerlas fácilmente con elevada pureza. Entre ellas, destacan el polimorfo A de la zeolita Beta (BEA) y la zeolita SU-32 (STW). , ,

Recientemente, Davis y col. han reportado un método para enriquecer enantiomórficamente la zeolita STW y obtener productos con actividad óptica. La presencia de centros ácidos en los canales helicoidales de los diferentes enantiomorfos (R o S) de esta zeolita es capaz de llevar a cabo la apertura asimétrica de diferentes epóxidos.

El objetivo de este trabajo final de master es utilizar zeolitas de diferente dimensionalidad y tamaño de poro (FAU, MFI, STW, etc.) como catalizadores en la reacción de apertura de epóxidos con alcoholes alifáticos y analizar la diferente estereoselectividad de los productos. Además, la posibilidad de obtener zeolita STW enantiomórficamente pura, invita a indagar en el potencial de las zeolitas en el campo de la catálisis asimétrica.

[EN] Zeolites are microporous crystalline aluminosilicates with three-dimensional structures and systems of channels and internal cavities of molecular dimensions. Due to the structural and thermal stability that they present, as well as the possibility of isomorphically substituting the atoms of the lattice generating active centers, zeolites are mainly used in Heterogeneous Catalysis. Among the numerous applications, processes of industrial interest such as oil refining processing and obtaining high added value products in Fine Chemistry stand out.

A much less explored area in heterogeneous catalysis is the development of new processes for the pharmaceutical industry. In it, very complex and high purity compounds are required. This is particularly difficult in the case of active principles with optical activity, in which only one of the enantiomers has pharmacological properties and the other is either inactive or can even have harmful effects on health.

One of the reactions that can provide enantioselectivity in products is the asymmetric opening of epoxide, which was developed by Eric N. Jacobsen, reporting high selectivities and enantiomeric excesses when a Cr-salt complex was used as a catalyst. However, the use of Cr is very limited for drug production. The heterogenization of this and other reactions through the use of zeolites is limited due to the small number of chiral zeolitic structures and the impossibility of obtaining them easily with high purity. Among them, polymorph A of zeolite Beta (BEA) and zeolite SU-32 (STW) stand out. ,,

Recently, Davis et al. have reported a method to enantiomorphically enrich the STW zeolite and obtain products with optical activity. The presence of acid centers in the helical channels of the different enantiomorphs (R or S) of this zeolite is capable of carrying out the asymmetric opening of different epoxides.

The objective of this final master's work is to use zeolites of different dimensionality and pore size (FAU, MFI, STW, etc.) as catalysts in the opening reaction of epoxides with aliphatic alcohols and to analyze the different stereoselectivity of the products. Furthermore, the possibility of obtaining enantiomorphically pure STW zeolite invites us to investigate the potential of zeolites in the field of asymmetric catalysis.