Catalizadores sulfónicos soportados en polímeros: síntesis, caracterización y evaluación

Polymer Supported Sulfonic Catalysts: Synthesis, Characterization and Evaluation

Se prepararon soportes poliméricos a base de estireno y divinilbenceno mediante polimerización en suspensión acuosa en presencia de diluyentes (mezclas de tolueno y heptano en composiciones variadas) al 100% v/v de grado de dilución (con respecto al volumen de monómeros) en cuatro proporciones DVB (10, 20, 40 y 60%). Los soportes se caracterizaron en estados secos e hinchados. En estado seco se determinó la densidad aparente, área superficial, volumen de poros y morfología. En estado hinchado se observó el comportamiento en dos disolventes diferentes, uno bueno y otro malo para el copolímero de estireno-divinilbenceno. Las propiedades del soporte polimérico en los estados seco e hinchado se relacionaron con los respectivos parámetros de síntesis. Los soportes poliméricos se sulfonaron en presencia de un disolvente capaz de hinchar la red polimérica (1,2-dicloroetano). Los catalizadores soportados obtenidos también se analizaron en estado seco e hinchado. Se evaluaron las actividades de los catalizadores en la esterificación del ácido acético con n-butanol, y también se evaluó el efecto de reciclaje de dos catalizadores diferentes sobre sus actividades.

INTRODUCCIÓN

​Las resinas de intercambio iónico pueden definirse como matrices poliméricas insolubles que contienen grupos ionizables fijos en su estructura, a través de los cuales puede producirse el intercambio iónico. Las cargas fijadas al esqueleto polimérico pueden ser positivas o negativas, lo que confiere a la resina la capacidad de intercambiar aniones o cationes, respectivamente[1]. Estas matrices poliméricas funcionalizadas han adquirido gran importancia como soportes en muchos campos de la investigación científica, así como en aplicaciones industriales[2].

Entre las matrices poliméricas más utilizadas se encuentran las producidas por copolimerización en suspensión acuosa de estireno (Sty) y divinilbenceno (DVB). Entre las modificaciones químicas más utilizadas en estos materiales se encuentra la funcionalización con grupos de ácido sulfónico, dando lugar a catalizadores ácidos. Estas resinas de intercambio iónico, especialmente las macroporosas, juegan un papel muy importante como catalizadores heterogéneos frente a los sistemas catalíticos homogéneos[3,4], tanto desde el punto de vista de la catálisis como desde el punto de vista de la ingeniería de reacciones con fines comerciales. Además, los catalizadores inmovilizados en polímeros pueden reciclarse y a menudo dan lugar a reacciones altamente selectivas[5,6]. La matriz polimérica (resina) permite llevar a cabo las reacciones tanto en medios acuosos como en medios orgánicos polares o apolares[6].