Resinas de intercambio iónico: síntesis, caracterización y evaluación en la reacción de alquilación

Ion-exchanges resins: synthesis, characterization and evaluation in alkylation reaction

Se utilizaron tres resinas catiónicas (las comerciales Amberlyst 15 y Lewatit SPC112, y la MLS 07, sintetizada en nuestro laboratorio) como catalizadores en reacciones de alquilación. La resina MLS07, preparada por copolimerización en suspensión de estireno y divinilbenceno, se produjo en condiciones seleccionadas para presentar un tamaño medio de partícula y una porosidad próximos a los de Amberlyst 15. Los grupos activos SO3H se introdujeron en la resina MLS07 por sulfonación de los anillos aromáticos. Las muestras de las tres resinas, de dos rangos granulométricos cada una, se caracterizaron por adsorción de nitrógeno (área superficial específica, volumen de poro y diámetro medio de poro), microscopía de barrido electrónico (morfología) y por su capacidad de intercambio iónico. Los catalizadores se utilizaron en reacciones de alquilación de tolueno con alcohol bencílico. Se estudió la influencia de parámetros como el tamaño medio de las partículas, la morfología, el tipo de catalizador y la temperatura de reacción en la conversión del alcohol bencílico y en la selectividad de la reacción con respecto a la formación de bencil-tolueno. Los datos obtenidos muestran que Amberlyst 15 y MLS 07 presentaron un mejor rendimiento que Lewatit SPC112. En todas las condiciones de reacción empleadas, Lewatit SPC 112 mostró la menor actividad y selectividad en la formación del producto deseado (o-, m-, p- benciltolueno). Este comportamiento puede atribuirse principalmente al hecho de que Lewatit SPC112 tiene la superficie más baja de las tres resinas.

INTRODUCCIÓN

Uno de los mayores retos actuales en la industria química es el desarrollo de tecnologías alternativas que sean más limpias, seguras y menos agresivas para el medio ambiente. Los procesos deben ser eficientes en términos de energía y materias primas, y deben producir un mínimo de residuos. Se ha observado que la gran cantidad de subproductos, especialmente sales inorgánicas producidas por kg de producto, aumenta significativamente en sectores como la química fina y farmacéutica. Este aumento en el factor E, definido por Sheldon como kg de subproductos/kg de producto, se debe en parte a la síntesis multietapa.

Para minimizar la cantidad de rechazos, es crucial mejorar los procesos en términos de selectividad y, por lo tanto, reemplazar las rutas clásicas por rutas catalíticas. Para minimizar la cantidad de rechazos, es crucial mejorar los procesos en términos de selectividad y, por lo tanto, reemplazar las rutas clásicas por rutas catalíticas. Los procesos catalíticos heterogéneos en fase líquida ofrecen numerosas ventajas, como alta actividad y selectividad, posibilidad de reutilizar el catalizador, facilidad de separación del producto, y reducción de la corrosión y los problemas medioambientales.