Estudio de la actividad catalítica de nanopartículas de rodio estabilizadas con polímeros orgánicos, en la reacción de carbonilación de 1-hexeno.

Abstract

En el presente trabajo se efectuó la síntesis de nanopartículas de rodio estabilizadas en polivinilalcohol y polivinilacetato, se realizó un estudio sobre la actividad catalítica que presentan estas nanopartículas en la reacción de hidroesterificación e hidroformilación-acetalización del 1-hexeno. Las nanopartículas de rodio fueron obtenidas por reacciones de reducción y desplazamiento de ligandos, entre el precursor metálico de rodio [Rh(COD)(acac)] bajo atmósfera reductora de hidrógeno y los polímeros orgánicos polivinilalcohol (PVal) y polivinilacetato (PVac). Se prepararon sistemas con diferentes %p/p de Rh en el estabilizante (PVal) y (PVac). Los sólidos Rh/PVal y Rh/PVac, fueron caracterizados por: Microscopía de Barrido (SEM), Microscopía Electrónica de Transmisión (MET) y Espectroscopía de absorción atómica en llama (FAAS). Las micrografías SEM permitieron conocer la morfología de cada polímero y los cambios en cada sistema fresco y usado. El sistema obtenido de Rh (9,7%)/PVal, presentó un tamaño de nanopartículas entre 3,0 nm y 6,7 nm. La reacción de hidroesterificación e hidroformilación-acetalización del 1-hexeno condujo a la formación de aldehídos (los cuales se pudieron cuantificar de acuerdo a su selectividad en 2-metilhexanal y heptanal), heptanoato de metilo, y 1,1 dimetoxiheptano como productos principales. Los productos fueron demostrados cualitativamente por comparación directa mediante la espectrometría de masas y cuantitativamente mediante la relación de áreas y curva de calibración obtenidos a partir de un cromatógrafo de gases. Las condiciones óptimas de reacción encontradas fueron: Rh/PVal (T= 60 ºC, P= 35 atm y 50 mg de catalizador) y Rh/Pvac (T= 90 ºC, P= 35 atm y 50 mg de catalizador). Se estudió el efecto que ejerce la temperatura sobre la reacción en un intervalo de 60 a 150 ºC para los dos sistemas Rh(9,7%)/PVal y Rh(6,0%)/PVac . Se observó una variabilidad en la tendencia, encontrando el mayor porcentaje de conversión a productos de la olefina a la temperatura de 60 ºC para Rh/PVal y para el sistema Rh/PVac el mayor porcentaje de conversión fue a la temperatura de 90ºC. Se verificó la competencia entre las reacciones de hidroesterificación e hidroformilación-acetalización con el aumento de la temperatura. Posteriormente se estudió el efecto que ejerce la variación de la presión sobre la reacción solo para el sistema Rh/PVal, utilizando un intervalo de 10 a 35 atm. Se encontró una tendencia lineal positiva entre la actividad catalítica y la presión; es decir, la reacción se vio favorecida con el aumento de presión, obteniendo el mayor porcentaje de conversión a una presión de 35 atm. Se fijo la condición de 50 mg de catalizador para todas las medidas catalíticas.