Síntesis de 4H-piranos usando hidrotalcitas magnéticas como catalizadores básicos.

H. ROJAS; A. SATHICQ; G. ROMANELLI; E. NOPE; J. MARTINEZ

Simposio; X Simposio Colombiano de Catálisis; 2017

La síntesis de compuestos heterociclos que presentan en su estructura el anillo del piranoconstituye una clase de compuestos orgánicos con importantes propiedades biológicas yfarmacológicas. Estos compuestos presentan un amplio espectro de actividades biológicassignificativas, son usados como agentes anticoagulantes, anticancerígenos y pueden ser usadoscomo potenciadores cognitivos para el tratamiento de enfermedades neurodegenerativas como elAlzheimer, la enfermedad de Huntington, de Parkinson y el síndrome de Down, así como para eltratamiento de la esquizofrenia. La síntesis de estos compuestos involucra una reacción entre unaceptor de Michael y un compuesto β-dicarbonilico en presencia de un catalizador básico comopiperidina, morfolina o alcoxidos metálicos usando solventes volátiles que conllevan a tiempos dereacción largos y la difícil recuperación del catalizador. El reemplazo de catalizadoresconvencionales por catalizadores heterogéneos que generen procesos encaminados bajo losprincipios de la química verde es cada vez más estudiado. Las hidrotalcitas (HT - hidroxicarbonatosde magnesio y aluminio) son minerales que pertenecen a la familia de las arcillas aniónicas ycontienen especies aniónicas en el espacio interlaminar. Estos compuestos de fórmula general [M2+1-xM3+x (OH)2]X+ (An)x/n. nH2O actúan como catalizadores heterogéneos y son altamenteactivos, selectivos y desempeñan un papel importante en muchas reacciones catalizadas pormateriales de carácter básico como las condensaciones de Claisen-Schmidt y condensaciones deKnoevenagel. De esta manera en este trabajo se estudian hidrotalcitas Mg/Al (Me2+/Me3+=3) parala síntesis de compuestos 4H-piranos. Las hidrotalcitas (LDH) se sintetizaron por el método dehidrólisis de la urea, usando una mezcla de urea, Mg(NO2)3 y Al(NO3)3 con una relaciónMe2+/Me3+= 3 y una solución alcalina de NaOH y Na2CO3 2M, se utilizó Fe3O4 como materialmagnético, el cual fue previamente sintetizado. Estos materiales fueron calcinados a 500°C. Losresultados de DRX presentan señales características de minerales arcillosos que tienen estructurasen capas y muestran excelente cristalinidad, el análisis de temperatura programada de desorciónde CO2 muestra que las hidrotalcitas presentan basicidad de carácter fuerte. La evaluación de laactividad catalítica de estos materiales se estudió en la síntesis multicomponente de 4H-piranos.En este procedimiento se tomó 1mmol de malononitrilo, 1mmol de varios aldehídos, 1 mmol de β-cetoester y 30 mg de catalizador. La reacción entre malononitrilo, benzaldehído y acetoacetato deetilo se tomó como reacción modelo para optimizar las condiciones de reacción y se encontró quela reacción se favorece en condiciones libres de solvente a temperatura ambiente durante 8 horasde reacción y se observa mayores rendimientos con la hidrotalcita calcinada, puesto que laeliminación de las moléculas de agua de hidratación del catalizador debido a la calcinaciónconduce a la formación de fases mixtas de óxidos metálicos, así la basicidad tipo Lewis en lahidrotalcita incrementa y la basicidad Brönsted decrece. La presencia de Fe3O4 en la hidrotalcitapermite la fácil recuperación del catalizador al aplicar un campo magnético externo. En conclusiónse describe un catalizador heterogéneo eficiente Mg/Al con basicidad fuerte para la síntesis de4H-pirano en una reacción multicomponente. Las ventajas incluyen preparación simple delcatalizador, condiciones de reacción suaves, recuperación y reutilización del catalizador.Palabras clave: hidrotalcita; 4H-pirano; catalizadores heterogéneos.