Desentrañando la red dinámica en las reacciones de un éter alquilo-arilo catalizado por Ni/γ-Al₂O₃ en 2-propanol

Área de la Ciencia:

• Catálisis
• Ingeniería Química
• Espectroscopia

Sus antecedentes:

• La valorización de la lignina se basa en la escisión de enlaces de éter arílico para producir monolignols valiosos.
• Comprender la cinética de estas reacciones es crucial para el desmontaje selectivo de la lignina.
• El éter bencilofenílico (BPE) sirve como modelo para el enlace prevalente de β-O-4 lignina.

Objetivo del estudio:

• Investigar la cinética directa y en tiempo real de la hidrogenolización del éter fenílico bencílico (BPE).
• Para aclarar la selectividad y las vías de reacción durante la descomposición de compuestos de lignina modelo.
• Comprender los mecanismos de activación del catalizador en condiciones de reacción.

Principales métodos:

• Hidrogenólisis trifásica de BPE marcado con C catalizado por Ni/γ-Al2O3.
• Espectroscopia de RMN giratoria con ángulo mágico a 150-175 °C y 79-89 bar.
• Cuantificación de la separación líquido-vapor y control de la temperatura mediante resonancias con solventes de 2-propanol.

Principales resultados:

• La escisión del BPE al tolueno y al fenol sigue una cinética de primer orden (k₁ = 0,17 s^-1 g_cat^-1) con una barrera de activación de (80 ± 8) kJ mol^-1 a 170 °C.
• La hidrogenación del fenol es significativamente más lenta (k₂ = 0.0052 s^-1 g_cat^-1), lo que lleva a la formación de ciclohexanol a temperaturas más altas.
• El tolueno sufre fácil intercambio H/D (k₃ = 0,046 s^-1 g_cat ^-1 a 175 °C), mientras que H₂/D₂ es la fuente exclusiva de hidrógeno.

Conclusiones:

• El estudio proporciona información molecularmente específica y resuelta en el tiempo sobre reacciones simultáneas y secuenciales en la interfaz sólido-líquido.
• La activación del catalizador, que implica la eliminación de una monocapa de óxido superficial, precede a todas las reacciones con una barrera de activación de (72 ± 13) kJ mol^-1.
• La selectividad de la reacción se rige por la cinética distinta de la hidrogenolización del BPE, la hidrogenación del fenol y el intercambio de H/D de tolueno.