Óxidos de metales dúctiles impregnados sobre magnetitanuevos catalizadores en síntesis orgánica

Resumen

INTRODUCCIÓN La magnetita, Fe3O4, es un óxido mixto de hierro que debe su nombre a una antigua ciudad de Grecia (Magnes) donde su producción fue muy importante. La magnetita presenta superparamagnetismo, es decir, debido al tamaño pequeño de sus partículas no presenta un momento magnético permanente, y además es fácil de preparar a gran escala. La magnetita no sólo se ha empleado como un excelente catalizador de distintos procesos de importancia en Síntesis Orgánica, sino que también se ha demostrado que es un excelente soporte para diversos tipos de catalizadores. Para ello se han desarrollado diferentes metodologías que permiten la unión de los distintos catalizadores a la magnetita. La forma más obvia de hacer que toda, o la mayor parte de la carga del metal activo sea accesible es soportando el mismo sobre la superficie de la magnetita. En esta estrategia, lo primero es la formación de las nano- o micro-partículas de magnetita por precipitación básica de sales de hierro(II) y (III) usando distintos surfactantes y agentes de transferencia de fase para modular en lo posible el tamaño de partícula. Una vez preparada la correspondiente partícula de magnetita es, en la mayoría de los casos, suspendida en disoluciones acuosas de hidróxido de tetrametilamonio y sobre ella se lleva a cabo el proceso de adsorción de la sal metálica. Esta última acción tiene lugar al añadir una disolución acuosa de la sal del catalizador a impregnar y aumentar el pH de la suspensión por encima de 10, con lo que se forma el correspondiente hidróxido u óxido metálico que es adsorbido sobre la superficie de la magnetita. De esta forma queda impregnada la partícula metálica directamente sobre la superficie de la propia magnetita. Como objetivo del presente estudio, y basándose en la poca información y uso de los catalizadores impregnados sobre magnetita, se pretende la preparación de una serie de sistemas derivados de óxidos de metales de transición dúctiles y su utilización como catalizadores en Química Orgánica. DESARROLLO En la presente memoria se describe la preparación y caracterización de distintos catalizadores derivados de óxidos de metales de transición impregnados en la superficie de la magnetita así como su posterior aplicación en distintas reacciones de interés general en el ámbito de la Química Orgánica. En el primer capítulo se detalla la preparación y caracterización completa de los distintos catalizadores sintetizados. En el segundo capítulo se estudió la capacidad catalítica de la magnetita como catalizador ácido en las reacciones de síntesis de 4-H-piranos y de adición de cloruros de ácidos a alquinos. En el tercer capítulo se aplicó el catalizador derivado de cobre en las reacciones de hidroborilación de dobles enlaces y de síntesis de benzofuranos a través de un proceso tipo Sonogashira seguido de ciclación. En el cuarto capitulo el catalizador derivado de rutenio se aplicó a la N-alquilación de aminas, sulfonamidas, sulfinamidas y nitroarenos a través de un proceso de autotransferencia de hidrógeno. En el quinto capítulo el catalizador derivado de paladio fue utilizado para llevar a cabo las reacciones de acoplamiento de tipo Suzuki-Miyaura y de aminación reductora de aldehídos de forma multicomponente. En el sexto capítulo el catalizador derivado de osmio fue empleado en la dihidroxilación de alquenos, para dar lugar a los correspondientes dioles. En el séptimo capítulo el catalizador derivado de iridio permitió la alquilación cruzada de alcoholes primarios por primera vez a través de un proceso de autotransferencia de hidrógeno. En el capítulo octavo el catalizador derivado de platino se utilizó en la hidrosililación de alquinos en ausencia de disolvente, mostrando una gran selectividad en el caso de utilizar 1,3-diinos como compuestos de partida. En el último capítulo se estudiaron las reacciones de arilación de nucleófilos en medio básico y en presencia de DMSO, así como y la alquilación en la posición C3 de indoles a través de un proceso de autotransferencia de hidrógeno. Ambos procesos se realizaron en ausencia de metales de transición. CONCLUSIONES En base a los resultados presentados a lo largo de la presente memoria deberíamos concluir que la magnetita puede ser utilizada como un catalizador adecuado para reacciones que necesitan un ácido de Lewis débil. Además, la magnetita es un soporte muy adecuado para el anclaje de todos los óxidos de metales dúctiles, generando unos catalizadores más activos que los correspondientes óxidos metálicos solos. En la mayoría de los procesos estudiados, los óxidos de metales dúctiles impregnados sobre magnetita pudieron ser reutilizados en sucesivos ciclos de reacción sin mostrar pérdida de actividad significativa.