Uso de catalizadores metal-orgánicos de circonio (Zr-MOFs) en acetalización de fenilacetaldehído con glicerol (aroma de jacinto)

Abstract

[ES] El desarrollo de la química ha permitido sintetizar productos de interés comercial; entre ellos podemos mencionar los compuestos aromáticos en la perfumería, de los cuales se destacan algunos acetales de aldehídos aromáticos con propilenglicol y glicerol. Se ha encontrado que algunas de estas fragancias son mezclas de isómeros de acetales y que, dependiendo de la proporción en la mezcla, varían sus propiedades organolépticas. El método más general para la síntesis de acetales es la reacción de un aldehído o una cetona, con un alcohol en presencia de catalizadores ácidos. Se han reportado numerosos procesos alternativos que incluyen el uso de diversos catalizadores (ácidos próticos, ácidos de Lewis (cloruro de zinc), alúmina, montmorillonita, zeolitas, aluminosilicatos mesoporosos y resinas intercambio catiónico), que en su mayoría presentan limitaciones derivadas del uso de reactivos costosos, el tedioso procedimiento de elaboración y la necesidad de neutralización (a excepción de los catalizadores sólidos) de los medios fuertemente ácidos, con la producción de desechos no deseados. Por ello, en esta investigación lo que se busca es obtener una ruta factible, sostenible y verde para el control selectivo de la proporción de isómeros de acetales obtenidos a partir de la reacción de un aldehído aromático clave en la industria de la perfumería, con glicerol en presencia de un catalizador metal-orgánico de circonio, ya que se ha encontrado que presentan una buena actividad catalítica en la síntesis de acetales. Para ello, es necesario partir del MOF UiO-66, y otros con algunas modificaciones funcionales en sus ligandos, así como en sus propiedades ácido base, estructura y número de defectos, que finalmente permitirán esclarecer las características moleculares y cristalinas ideales en el catalizador de circonio, junto con las condiciones de presión, temperatura y tiempo de reacción adecuadas para controlar selectivamente las proporciones de isómeros que mejoran las características organolépticas en la fragancia de interés.

[EN] The development of chemistry has made it possible to synthesize products of commercial interest; among them we can mention aromatic compounds in perfumery, of which some acetals of aromatic aldehydes with propylene glycol and glycerol stand out. It has been found that some of these fragrances are mixtures of acetal isomers and that, depending on the proportion in the mixture, their organoleptic properties vary. The most general method for the synthesis of acetals is the reaction of an aldehyde or a ketone with an alcohol in the presence of acid catalysts. Numerous alternative processes have been reported involving the use of various catalysts (protic acids, Lewis acids (zinc chloride), alumina, montmorillonite, zeolites, mesoporous aluminosilicates and cation exchange resins), most of which have limitations arising from the use of expensive reagents, the tedious processing procedure and the need for neutralization (with the exception of solid catalysts) of the strongly acidic media, with the production of undesirable wastes. Therefore, in this research what is sought is to obtain a feasible, sustainable and green route for the selective control of the proportion of acetal isomers obtained from the reaction of a key aromatic aldehyde in the perfumery industry, with glycerol in the presence of a zirconium metal-organic catalyst, since they have been found to present a good catalytic activity in the synthesis of acetals. For this, it is necessary to start from the MOF UiO-66, and others with some functional modifications in their ligands, as well as in their acid-base properties, structure and number of defects, which will finally allow to elucidate the ideal molecular and crystalline characteristics in the zirconium catalyst, together with the appropriate pressure, temperature and reaction time conditions to selectively control the isomer ratios that improve the organoleptic characteristics in the fragrance of interest.