Estudio de la deposición de Paladio sobre Carbón Activado y su efecto en la reacción de hidrogenación de alquino

C.R. LEDERHOS; J.M. BADANO; M.J. MACCARRONE; CONCEPCIÓN SALINAS; C. BETTI; CRISTIAN MIRANDA; F. COLOMA-PASCUAL; M.E. QUIROGA

Cali

Simposio; IX Simposio Colombiano de Catálisis, SiCCat; 2015

SOCAT, Universidad de Cali

La hidrogenación selectiva de compuestosacetilénicos usando catalizadores metálicos homogéneos o heterogéneos ha sidoampliamente estudiada en los últimos años debido a su interés académico e industrial.Los productos obtenidos a partir de estas reacciones son muy usados en lasíntesis de química fina; en compuestos biológicamente activos, importantes enla industria farmacéutica; en la producción de poliolefinas, como son el polipropileno,polietileno, etc., utilizados masivamente. Una de las principales ventajas deeste tipo de hidrogenación es que utiliza condiciones suaves de trabajo depresión y temperatura. El objetivo de este trabajo es estudiar el efecto de lasal precursora (PdCl2 y Pd(NO3)2) utilizada enla preparación de catalizadores de paladio soportados sobre carbón activado(CA), en la actividad y selectividad en la semi-hidrogenación de 1-heptino a1-hepteno. Sobrecarbón activado (CNR-115 provisto por NORIT, SBET: 1503 m2 g-1,Vmporo: 0,738 mL g-1, VTotal poro: 1,010 mL g-1)fueron depositadas soluciones de PdCl2 y Pd(NO3)2,estabilizadas a pH=1 con HCl y HNO3, respectivamente. Loscatalizadores PdCl(0.4%)/AC y PdN(0.4%)/AC fueron secados24 h a 373 K y reducidos en H2 a 393 K durante 1 h previo a suevaluación catalítica. Los catalizadores fueron caracterizados por ICP, XPS,TPR, FTIR, quimisorción de H2, TPD. Los catalizadores fueron evaluados en la hidrogenación selectiva de1-heptino a 1-hepteno, en un reactor semicontinuo tanque agitado de aceroinoxidable a 800 rpm, 303 K, 150 kPa de presión de H2 y usando 0,75g de catalizador, 75 mL de una solución al 5 % (v/v) de 1-heptino en tolueno.Reactivos y productos fueron analizados por GC con detector FID y columnacapilar. El catalizador de Lindlar fue utilizado a modo de comparación.  Los resultados de caracterización (TPR y TPD)indicaron una modificación del soporte, mostrando un aumento en la cantidad de gruposconteniendo oxígeno, tales como carboxílicos, al utilizar HNO3durante la preparación de PdN/AC. Mientras que para en PdCl/AC no se observancambios en la superficie del carbón, comparados con el soporte. Los resultadosde XPS confirman la presencia de Pd° reducido sobre la superficie de amboscatalizadores, y presencia de cloro superficial para PdCl/AC.   Los valores de conversión total resultaron:PdN/AC (»70%)> PdCl/AC (»30%)a los 180 min de reacción. La selectividad al 1-hepteno fue un 10 % mayor paraPdN/AC. Este catalizador (PdN/AC) pudo superar los valores de conversiónpresentados por el clásico catalizador de Lindlar (»50%), y mantener la selectividad a 1-hepteno. Elcatalizador PdN/AC presentó varias ventajas y mejoras: menor contenido de metal(0.4 % m/m Pd, frente a 5 % m/m Pden Lindlar) y por ende menor costo, mayor conversión total y muy buenaselectividad al producto deseado (»85%);frente al clásico Lindlar y frente a un catalizador de precursor clorado.  La química superficial del carbón resulta muyimportante, ya que es posible producir modificaciones en ella que se traducen enefectos electrónicos y geométricos. Esto mejora las propiedades catalíticas enPdN/AC durante la hidrogenación de 1-heptino, frente a PdCl/AC.