CINETICA DE LA ISOMERIZACIÓN DE a-PINENO SOBRE ARCILLA BENTONÍTICA

MYRIAM GRZONA, OMAR MASINI, NORA COMELLI, CRISTINA VOLZONE*, MARTA PONZI

Corrientes Arg.

Congreso; XXIII Congreso Argentino de Quimica; 2000

El canfeno es un compuesto de interés industrial a partir del cual se producen distintos productos comerciales tales como alcanfor, toxafeno, acetato de isobornilo e isoborneol. Industrialmente, el canfeno se produce mediante la isomerización de a-pineno sobre catalizadores ácidos en ausencia de agua. El medio de reacción es generalmente el mismo hidrocarburo, y la isomerización normalmente se lleva a cabo a temperatura de reflujo. Nuestro grupo ha analizado el comportamiento de distintos catalizadores superácidos en esta reacción. En trabajos previos se encontró que las arcillas bentoníticas ácidas presentan actividad obteniendo conversiones de a-pineno del orden del 60 al 80%. En el presente trabajo se describen los ensayos realizados con el objeto de determinar una ecuación cinética que caracterice la velocidad de reacción de isomerización de a-pineno en fase líquida sobre una bentonita constituida por montmorillonita obtenida por tratamiento con ácido sulfúrico. Las experiencias se llevaron a cabo en un reactor discontinuo a escala laboratorio, agitado y termostatizado en baño de glicerina. En dichas experiencias se utilizaron 10 ml de reactivo y la cantidad adecuada de catalizador. Los experimentos se realizaron a tres niveles de temperatura en el rango de 353K a 393K, y a dos niveles de carga de catalizador, 0.5 y 1% p/V respectivamente siguiendo un diseño factorial sin réplicas. El tiempo total de reacción para cada experiencia fue de 3 horas extrayendo muestras a intervalos de tiempo previamente establecidos. Las mismas se analizaron en un cromatografo gaseoso provisto de detector de ionización de llama y columna capilar. Los productos de la isomerizacion detectados pueden agruparse en terpenos bicíclicos tales como canfeno y tricicleno y compuestos monociclicos como limoneno, a-terpineno, g-terpineno y terpinoleno. Los datos experimentales se analizaron a través de modelos tipo ley de la potencia semejantes a los empleados para expresar las ecuaciones de velocidad en reacciones homogéneas y modelos tipo Hougen-Watson basados esencialmente en una versión simplificada de los fenómenos superficiales, seleccionando en cada caso el paso catalítico que se supone regula la velocidad global de reacción. Las técnicas usadas para determinar las funciones de la velocidad de reacción fueron el método integral basado en la integración de la expresión de velocidad de reacción utilizando procedimientos numéricos y el método diferencial basado en la diferenciación de la concentración experimental versus datos de tiempo, éste último método fue utilizado como primera aproximación de las relaciones funcionales entre la velocidad de reacción y la concentración de las distintas especies en la mezcla de reacción. La discriminación entre modelos rivales se basó en criterios fisicoquímicos y criterios estadísticos. Los criterios estadísticos se aplicaron sobre la regresión, por aplicación de la prueba F y sobre los parámetros estimados mediante la aplicación del test t de Student