Catalisis Soportada

 

2.2.4. Catalizadores soportados y no soportados

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2.2.4. Catalizadores soportados y no soportados

Catalizadores Soportados y No Soportados.- Estos son pequeñas partículas de un materi mat erial al activo activo disper disperso so en una sustanc sustancia ia menos menos activa activa llamad llamada a sop soport orte. e. El material activo suele ser un metal puro o una aleación.

Los catali catalizado zadores res soport soportado ados s se disting distinguen uen de los no soport soportado ados s porque porque sus ingredi ing redient entes es activo activos s son cantid cantidade ades s import important antes es de otras otras sustanc sustancias ias llamad llamadas as promotores.

Ejemplos de soportados: los catalizadores de los mofles o convertidores catalíticos de automóvil mencionados antes, el catalizador de platino sobre alumina que se usa para la reformación del petróleo y el pentoxido de vanadio en sílice que se usa para oxidar el dióxido de azufre en la fabricación de ácido sulfúrico.

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Ejem Ejempl plos os de no sopo soport rtad ados: os: la mall malla a de plat platin ino o para para la ox oxid idac ació ión n de amoniaco, el hierro promovido para la síntesis de amoniaco y el catalizador  de sílice-alúmina para deshidrogenación que se usa en la producción de butadieno.

La definición definición de soporte soporte es muy amplia e incluye a materiales materiales granulares, granulares, polvos, coloides,  pellets esféri éricos cos,, cables cables,, panales panales,, tierra tierras s diatom diatomáce áceas. as. El soport soporte e  pellets,, esf inorgá ino rgánic nico o puede puede ser defini definido do como óxidos óxidos refract refractari arios os o metale metales, s, los cuales cuales funden por encima de 1000°C (temperatura arbitrariamente elegida). Por su parte, el soporte orgánico está definido en general como una resina o un plástico que normalmente tiene propiedades de intercambio de iones y no contiene metales.

Ventajas de utilizar un soporte

 

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2.2.4. Catalizadores soportados y no soportados

 Algunas de las ventajas que presenta un metal al ser inmovilizado en un soporte son las siguientes (Leadbeater y Marco, 2002): a) Fácil reciclamiento del catalizador  b) Incremento de la selectividad de la reacción, debido a que al estar soportado habrá un sitio reactivo y otro impedido por el mismo soporte. c) Fácil separación del catalizador de los reactivos y los productos. d) Selectividad, menor obtención de productos no deseados e) Menor contaminación del producto por el catalizador  f) Adaptabilidad a un proceso continúo

Catalizadores orgánicos soportados

La expresión "catalizador orgánico" ha sido recientemente introducida para definir  un compuesto orgánico (de relativo bajo peso molecular y estructura simple) capaz de promover una transformación en cantidades estequiometrias. En este contexto la palabra orgánico significa libre de metal y será usada para diferenciar esta clase de catalizadores de las especies catalíticas en las que se involucra un m metal. etal. Implícitame Implí citamente, nte, el término término orgánico enfatiza las ventajas de llevar a cabo una reacción catalítica bajo condiciones libres de metal. Estas ventajas pueden incluir  la posibilidad de (i) trabajar con disolventes y con una atmósfera aerobia; (ii) lidiar  con un catalizador estable y robusto, y (iii) evitar desde el principio el problema de la porosidad del metal (posiblemente tóxico). Los catali catalizado zadores res orgáni orgánicos cos se pueden pueden ver como como versio versiones nes minima minimalis listas tas de enzimas, de las cuales son conceptualmente derivados y contra las que a menudo son compara comparados dos (Bresl (Breslow, ow, 1982), 1982), siempre siempre y cuando cuando en alguno algunos s casos casos éstos éstos demu de mues estr tren en la sele select ctiv ivid ida ad

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catalizadore catal izadores s orgánicos orgánicos son más estables, menos caros y disfrutan disfrutan de una mayor  gama de aplicación aplicación dentro de una variedad de condic condiciones iones insostenibles insostenibles para las enzimas.

 

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2.2.4. Catalizadores soportados y no soportados

Los catalizadores orgánicos son más sensibles al anclado en un soporte, que los basados basa dos en metale metales s y que los biocat biocatali alizado zadores, res, facili facilitan tando do la recuper recuperaci ación ón y reciclaje del catalizador. En lo que concierne a enzimas soportadas (Buckerstaff, 1997; Pedersen y Christensen, 2002), se puede esperar que la conexión a un soporte debe tener profundo impacto en la compleja estructura de la enzima (y, porr lo tanto po tanto,, en sus sus propie propieda dade des) s) co compa mpara rada da con con el deri deriva vado do orgá orgáni nico co más más sencill senc illo. o. Además, Además, la int introd roducci ucción ón de varias varias unidad unidades es de un catali catalizad zador or en un soporte polivalente (ejemplo, un polímero con varios sitios reactivos) parece ser  más factible en el caso de moléculas pequeñas que en el de un biocatalizador  grande. Por otro lado, se ha demostrado que la inmovilización de un catalizador  basado en un metal soportado (generalmente anclado por un ligante orgánico seguido de la adición de metal) es afectada por la extensiva porosidad del metal y requiere de vez en cuando la regeneración del catalizador por reemplazamiento del metal antes de ser reciclado. El desa desarr rrol ollo lo de la ca catá táli lisi sis s or orgá gáni nica ca so sopo port rtad ada a en un polí políme mero ro ha si sido do ampliamente estudiado desde el análisis de la catálisis misma (Maneche y Storck, 1978), debido a los beneficios beneficios de la recuperación recuperación y reciclaje reciclaje de catalizadore catalizadores s que se han han conve convert rtid ido, o, ev evid iden ente teme ment nte, e, en lo los s primer primeros os tema temas s de es estu tudi dio o en los los investigadore invest igadores s en este campo. Esta tendencia tendencia ha crecido en años recientes, recientes, y ha ocasionado gran interés en los químicos sintéticos que ahora utilizan métodos basados basado s en catalizadores catalizadores y reactivos reactivos soportados (Chem. ( Chem. Rew., Rew., 2002; Twyman et  ., 2002). al .,

Catalizadores de transferencia de fase anclados a soportes insolubles

Catalizadores soportados en poliestireno

Las diferentes aplicaciones de la catálisis de transferencia de fase (Starks et al ., ., 1994) en síntesis orgánica contribuyen de manera decisiva para establecer a los catalizadores orgánicos como herramientas útiles.

 

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2.2.4. Catalizadores soportados y no soportados

Regen (1975) fue el primero en reportar la inmovilización de sales cuaternarias de amonio en el poliestireno entrecruzado con 2% de divinilbenceno (DVB) y el uso de las especies como se muestra en el esquema 1 para catalizar el 1-bromooctano para una conversión de nonanitrilo (esquema 2). La presencia simultánea de un catali catalizad zador or insolub insoluble, le, un medio medio acuoso acuoso inmisci inmiscible ble y una fase fase orgáni orgánica ca permite tener tres fases en el proceso de reacción, a este proceso se le conoce como "catálisis trifásica" (figura 1).

Estudio Est udios s cinéti cinéticos cos prelim prelimina inares res (Regen, (Regen, 1976) 1976) demost demostraro raron n que la activi actividad dad catalí cat alític tica a de los políme polímeros ros clorome clorometil tilado ados, s, los cuales cuales contie contienen nen de 1-21% 1-21% de átomos de cloro en la resina de Merrifield (esquema 3), al ser remplazados por  diferentes sales cuaternarias amonio con diferente estructura, estaba directamente relacionada relaci onada con el número de sitios catalíticos. catalíticos. Sin embargo, un increme incremento nto en la carga del catalizador (el número de sitios activos del catalizador 

 

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Por gramo del polímero), arriba de 76%, ocasiona un decremento en la actividad cata catalí líti tica ca.. Este Este co comp mpor orta tami mien ento to está está expl explic icad ado o en térm términ inos os de las las poca pocas s propiedades propied ades de inchado debido a la alta carga del catalizador catalizador en contraste con la pequeña carga del soporte (lo que prohíbe el fácil acceso de los reactivos en los sitios activos), además de la reducida capacidad lipofílica del catalizador.

Los catalizadores heterogéneos suelen estar "soportados", que significa que el catalizador se encuentra disperso en un segundo material que mejora la eficacia o minimiza su costo. A veces el soporte es más que una superficie sobre la que se transm tra nsmite ite el catali catalizad zador or para aumentar aumentar el área área superf superfici icial. al. Más a menudo menudo,, el soporte y el catalizador interactúan, afectando a la reacción catalítica.

Blanco, Jesús., Linarte, Ricardo. Catálisis Fundamentos y aplicaciones industriales. Editorial Trillas, México 1976. Páginas 29-46. Brown Brown,, Theo Theodor doree L. L.,, Cols Cols.. Quím Química ica,, la cienci cienciaa ce centr ntral. al. Edit Editori orial al PEAR PEARSO SON N EDUCACION, México 2009. Páginas 605-606.