Estudio comparativo del empleo de espinelas CuCo2O4 y CuFe2O4 como catalizadores en la oxidación trimetilfenol

C. SAUX; J.M. DE PAOLI; R. E. CARBONIO; L. B. PIERELLA

Valparaiso

Congreso; 12° Congreso Binacional de Metalurgia y Materiales CONAMET/SAM 2012; 2012

CONAMET-SAM

En los últimos años, el empleo de materiales sólidos como catalizadores heterogéneos en procesos de oxidación selectiva ha ido en aumento por las ventajas que ofrece el empleo de los mismos en comparación con sus pares de tipo homogéneo. La facilidad de separación del medio de reacción, la capacidad de reutilización que en general presentan los catalizadores sólidos y las elevadas selectividades hacia los productos deseados son las principales causas de este fenómeno. En vista de estas tendencias es que se evaluó el empleo de muestras policristalinas de CuCo2O4 y de CuFe2O4 como catalizadores para la oxidación selectiva de 2,3,5-trimetilfenol (TMP) a 2,3,5-trimetilbenzoquinona (TMBQ) empleando peróxido de hidrógeno acuoso como oxidante ambientalmente compatible. La TMBQ es un intermediario clave en la síntesis de la vitamina E (α-tocoferol), la cual es ampliamente utilizada como antioxidante en alimentos, tratamientos médicos y en cosmética [1]. Dichos óxidos mixtos tipo Espinela fueron sintetizados por el método sol-gel, como lo indica la bibliografía [2], y se obtuvieron muestras de un alto grado de pureza. Además, estos materiales fueron caracterizados estructuralmente por difracción de rayos X de polvos. El compuesto CuCo2O4 presenta una estructura cristalina de simetría cúbica, G. E.: Fd-3m, con a= 8,088(3) Å, en cambio, la Espinela CuFe2O4 posee una estructura tetragonal, G. E.: I41/amd, con a= 5,813(2) Å y c= 8,706(5) Å. La oxidación de 2,3,5-trimetilfenol se llevó a cabo en un microreactor de vidrio pirex (25 cm3), sumergido en un baño termostatizado a 60 ºC, equipado con un condensador a reflujo, un termómetro y con agitación magnética vigorosa. Se empleó acetonitrilo como solvente y H2O2 acuoso como oxidante. Los productos fueron extraídos del reactor a diferentes tiempos de reacción. Previa separación del catalizador sólido por filtración, los mismos se analizaron y cuantificaron por cromatografía en fase gaseosa empleando un cromatógrafo HP-5890, equipado con una columna capilar de metil silicona y detector FID. Tal como se observa en la Figura 1, la espinela CuCo2O4 presentó los mejores resultados en cuanto a conversión del TMP, con selectividades hacia TMBQ superiores al 94 mol% a lo largo de toda la reacción. Estos resultados son muy alentadores en cuanto al empleo de este material como catalizador heterogéneo para esta reacción de gran interés en el área de la Química Fina.