Estruturas metálico-orgánicas fuertemente ácidas de Lewis para la catálisis de flujo continuo

Área de la Ciencia:

• Ciencias de los materiales: síntesis y caracterización de nuevos materiales porosos.
• Catálisis: Desarrollo de catalizadores heterogéneos de ácido de Lewis para transformaciones orgánicas.

Sus antecedentes:

• Las estructuras metalorgánicas altamente ácidas (MOF) son de gran interés para la investigación en aplicaciones catalíticas.
• Los MOF existentes a menudo requieren condiciones duras o carecen de suficiente acidez de Lewis para una amplia aplicabilidad.

Objetivo del estudio:

• Diseñar y sintetizar un MOF altamente ácido de Lewis, ZrOTf-BTC, con propiedades catalíticas mejoradas.
• Desarrollar un material compuesto (ZrOTf-BTC@SiO2) para una catálisis de flujo continuo eficiente.
• Medir cuantitativamente la acidez de Lewis y comparar el rendimiento catalítico con puntos de referencia homogéneos.

Principales métodos:

• Transformación en dos pasos del MOF-808 (Zr-BTC) mediante el uso de ácido clorhídrico y triflato de trimetilsililo (Me3SiOTf).
• Medición cuantitativa de la acidez de Lewis mediante resonancia paramagnética electrónica (EPR) y espectroscopia de fluorescencia.
• Preparación del compuesto ZrOTf-BTC@SiO2 para estudios de reactor de flujo continuo.

Principales resultados:

• Se sintetizó con éxito ZrOTf-BTC con una fuerte acidez de Lewis (ΔE = 0,99 eV), comparable a Sc(OTf) 3.
• ZrOTf-BTC exhibió una alta actividad catalítica y estabilidad en varias reacciones orgánicas (Diels-Alder, apertura de anillos de epóxido, acilación de Friedel-Crafts, hidroalcoilación de alquenos).
• El compuesto ZrOTf-BTC@SiO2 demostró números de rotación excepcionales (TON) en la catálisis de flujo continuo.

Conclusiones:

• La triflación es una estrategia eficaz para crear sitios fuertemente ácidos de Lewis dentro de los MOF.
• ZrOTf-BTC y su compuesto SiO2 son catalizadores sólidos de ácido de Lewis altamente activos y estables.
• El compuesto MOF@SiO2 desarrollado permite una catálisis de flujo continuo eficiente para transformaciones orgánicas importantes.