EPOXIDACIÓN CATALÍTICA DE 1-HEXENO CON RUTENIO(II) CON PERÓXIDO Y OXÍGENO COMO AGENTE OXIDANTE

Resumen

Se procederá a realizar una epoxidacion catalítica al 1-hexano utilizando como catalizador un dímero de rutenio (Dicloro-hexatrifenilfosfi dirutenio(ii)) y dos tipos de agentes oxidantes, oxigeno molecular y peróxido de hidrógeno concentrado con el fin de estudiar la eficacia del catalizador para este tipo de reacciones. Se utilizará una mezcla de bicarbonato e isobutilaldehído para homogenizar la mezcla y la reacción se llevará a cabo de 12 horas en un reflujo,  con una atmósfera de oxígeno a 25°C, y a 40°C con peróxido. Se estudiarán los productos de reacción por cromatografía de gases.                            

Introducción

La gran mayoría de las reacciones en la cuales se hace uso de la catálisis homogénea utilizan como catalizadores complejos organometálicos de metales de transición. Una de las propiedades más importante desde el punto de vista de la catálisis es la variabilidad de estos estados de oxidación asequibles para los metales de transición. Así mismo, la versatilidad en lo que respecta al número de coordinación constituye una característica notable, tomando en cuenta que las propiedades de los compuestos de coordinación y, por tanto, de los catalizadores, depende en buena medida de las característica de los ligandos. En la catálisis homogénea se requiere que los reactantes se coordinen fácilmente al centro metálico y que, finalizado el proceso catalítico, los productos puedan separarse fácilmente del metal liberándose fácilmente de la esfera de coordinación del complejo. Ambos procesos deben producirse con una baja energía de activación, por lo que es necesario que los complejos metálicos sean lábiles. [1]

La epoxidación con hidroperóxidos orgánicos son procesos que consisten en una etapa previa de oxidación no catalítica de un determinado hidrocarburo con aire formándose el hidroperóxido correspondiente. Posteriormente, este hidroperóxido se utiliza como oxidante en la etapa de epoxidación, haciéndole reaccionar con un alqueno dando lugar el epóxido y el alcohol correspondiente. [2]

Dentro de las reacciones de oxidación parcial, los procesos de epoxidación de olefinas constituyen un bloque de gran importancia, debido a la producción de un elevado número de productos de interés e intermedios de reacción (Deng y col., 2001). Los epóxidos son éteres intramoleculares que contienen un anillo de tres átomos por lo que pueden ser considerados como heterociclos de tres eslabones. El grupo funcional, también denominado oxirano u óxidos de alquenos, que caracteriza a los epóxidos se muestra en la Figura 1.

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Figura 1. Grupo funcional de los epóxidos.

La gran importancia de los epóxidos se debe a la gran versatilidad que presentan como intermedios en distintas síntesis orgánicas, lo que hace que tengan particular de interés en química fina y farmacéutica (Sheldon, 1996). Algunas de las reacciones más importantes de los epóxidos se producen por interacción de hidrógenos activos de compuestos nitrogenados, ácidos orgánicos e inorgánicos, alcoholes y compuestos de azufre con el anillo oxirano. Otras reacciones de importancia son las de polimerización pero para ello es necesaria la previa apertura del grupo epoxi.

El rutenio ha sido utilizado como catalizador en la producción de epóxidos con oxígeno molecular, con un bajo costo ambiental,  para formación de peróxidos con n-alquenos. A veces, los aldehídos se añaden en los propósitos de generar perácidos que son las especies oxidantes con la coproducción de ácido carboxílico. El factor clave del metal (Ru) en el grupo peroxo es hacer un oxigeno electrofílico, facilitando así el ataque del doble enlace produciendo el epóxido.

La epoxidación de compuestos olefínicos cis y trans con este tipo de catalizadores ha demostrado que la configuración es retenida. La reacción es de primer orden, y las ocurre más rápidamente cuando la olefina posee sustituyentes donadores de electrones. Demostrándose de esta manera que ocurre un ataque “oxo” al aqueno (un ataque electrofílico). [3]

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