Nanoestructuras de sílice, con diámetro y distribución de mesoporos variable, modificadas con ácido tungstofosfórico como catalizadores en la síntesis de quinoxalinas

Silica nanostructures, with variable diameter and mesopore size distribution, modified with tungstophosphoric acid as catalyst in the synthesis of quinoxalines

Se sintetizaron catalizadores (SNX#WPA) basados en ácido tungstofosfórico, en soportes de nanoestructuras de sílice (SNX), con distribución de diámetros y tamaños de mesoporos variables. Las SNX se prepararon en medio de octano/agua, usando poliestireno y bromuro de cetiltrimetilamonio como plantillas. Los materiales se caracterizaron por DRX, TEM y adsorción/desorción de nitrógeno. La relación octano/agua influyó tanto en la morfología y el tamaño de las SNX como en la distribución del tamaño de poro. Las SNX obtenidas utilizando relaciones OCT/H₂O en el rango de 0,07-0,35, presentan mesoporos pequeños (5-6 nm) y grandes (28-34 nm), generados principalmente por poliestireno. Los mesoporos grandes y su contribución de volumen fueron claramente más altos que en las muestras SN1, SN2 y SN3. La estructura y la morfología de SNX#WPA fueron similares a las de las SNX usadas como soporte. Además, la caracterización de todos los materiales SNX#WPA por FT-IR y ³¹P NMR indicó la presencia de especies [PW12O40]³⁻ y [H3-XPW12O40]^(3-X)− sin degradar. Según los resultados de la valoración potenciométrica, los sólidos presentaron sitios ácidos muy fuertes. Se evaluó la actividad de SNX#WPA como catalizadores en la síntesis de quinoxalinas, a partir de lo cual se obtuvieron altos rendimientos, sin formación de subproductos. De ello resultó que los materiales preparados son catalizadores altamente selectivos y reutilizables.

Introducción

En los últimos años, se ha reportado la síntesis y aplicación de diversos materiales mesoporosos en diferentes áreas de la ciencia [1,2]. Debido a su uso en diversos campos, se han realizado esfuerzos cada vez mayores para encontrar nuevas y mejores rutas de preparación de tales materiales [3,4]. Uno de estos, de gran importancia en la nanotecnología, es la sílice mesoporosa, pues su preparación es relativamente económica, es químicamente inerte, térmicamente estable y biocompatible [5].

En la literatura se han reportado revisiones acerca de la aplicación estos materiales en catálisis, transporte de fármacos, separaciones y también como sensores o adsorbentes [6-9]. Entre las sílices mesoporosas más estudiadas se encuentran las denominadas MCM-41 y SBA-15, que poseen una estructura ordenada de poros y con tamaño uniforme [10]. Actualmente, se están explorando técnicas para la preparación de materiales silíceos mesoporosos con diferentes morfologías, como esferas, esferas huecas y fibras, entre otras [11].