ESTABILIDAD DE INTERMEDIARIOS ALCOXIDO EN REACCIONES CATALIZADAS POR ZEOLITAS ÁCIDAS. UN ESTUDIO BASADO EN LA DENSIDAD ELECTRONICA

ZALAZAR, M. F.; PERUCHENA, N. M.

San Rafael, Mendoza, Argentina.

Congreso; Congreso Latinoamericano de Ingenieria y Ciencias Aplicadas - CliCap; 2009

Universidad Nacional de Cuyo

Las zeolitas ácidas son ampliamente utilizadas como catalizadores en las reacciones de transformación de hidrocarburos debido a su alta selectividad, reactividad y estabilidad térmica. Su actividad se debe a la presencia de los sitios ácidos de Brønsted los cuales son capaces de protonar un hidrocarburo, transformándolo en un carbocatión. Estos procesos, que requieren una etapa inicial de protonación, son habitualmente usados en la industria petroquímica. Varios estudios de reacciones de alquenos catalizadas por zeolitas evidencian que pequeñas olefinas protonadas no existen como iones carbenio libres, sino mas bien como alcóxidos enlazados al fragmento zeolítico. El rol de estos intermediarios alcóxido es aun hoy una cuestión de debate, en gran parte debido a la falta de evidencia experimental para identificar tanto su formación como la posterior transformación del intermediario en la misma reacción. Por esta razón, un estudio teórico centrado en la distribución de la densidad de carga electrónica puede ser de gran utilidad para resolver estos interrogantes, en especial sobre la reactividad/estabilidad de los diferentes intermediarios involucrados en dichas reacciones. Recientemente, hemos demostrado que el estudio topológico del enlace C-O para el producto alcóxido de la reacción de eteno en zeolitas muestra interesantes resultados acerca de esta cuestión (Zalazar y Peruchena, 2007). En este trabajo se presenta el estudio de la distribución de la densidad electrónica para intermediarios alcóxidos enlazados al fragmento zeolítico en la reacción de protonación de alquenos livianos sobre un cluster de zeolita acida. El análisis se realiza en el marco de la teoría cuántica de átomos en moléculas, QTAIM (Bader, 1990). Se analizan las variaciones de las propiedades locales de la densidad electrónica y una serie de propiedades integradas sobre la cuenca atómica para los diferentes alcóxidos en estudio. Nuestros resultados, a nivel correlacionado DFT/B3LYP/6-31++G**// B3LYP/6-31G**, indican que el enlace C-O formado entre el catalizador y el alqueno en los diferentes alcóxidos puede describirse como una “débil interacción compartida”. La fuerza de este enlace esta directamente relacionada a la acumulación de densidad electrónica entre los átomos de carbono y oxígeno. Nuestro trabajo demuestra que analizando las propiedades topológicas de la distribución de densidad electrónica en el enlace C-O, puede explicarse la diferencia en el orden de estabilidad de los alcóxidos.