Nanopartícules metàl·liques de Pd(0), Au(0) i Rh(0) estabilitzades per sals de bis- i tris-imidazoli. Síntesi i aplicacions en catàlisi

Resumen

La nanociència i la nanotecnología són camps d’investigació que es troben actualment en expansió i desenvolupament. Les nanopartícules metàl·liques, definides com agregats d’àtoms de mida entre 1 i 100 nm, han despertat un gran interès en l’última dècada degut a les propietats físiques i químiques que posseeixen en funció de la seva mida. A més a més, l’elevat nombre d’àtoms metàl·lics en superfície els confereix avantatges en el camp de la catàlisi. Existeixen diversos agents estabilitzants que s’utilitzen per la preparació de nanopartícules a fi d’evitar la seva aglomeració, entre els quals es troben les sals d’imidazoli. Durant la present tesi doctoral s’ha sintetitzat sals de bis- i tris-imidazoli amb un grup mesitilè pont i cadenes alquíliques llargues, i s’han usat com a estabilitzants en la preparació de nanopartícules metàl·liques de Pd(0), Au(0) i Rh(0). A més a més, s’ha estudiat la influència que el tipus de catió i anió exerceixen sobre la capacitat estabilitzant de les sals i les propietats catalítiques de les nanopartícules. Va ser durant aquest estudi on es va descobrir la presència d’espècies carbèniques, depenent del tipus de catió i anió usat, sobre la superfície de les nanopartícules de pal·ladi. Aquestes nanopartícules es van assajar en reaccions de formació d’enllaços C-C (Suzuki, Heck i Sonogashira) amb rendiments entre bons i excel·lents. En aquestes reaccions es va observar que les nanopartícules amb espècies carbèniques presentaven una major activitat catalítica respecte les altres. També s’ha estudiat l’aplicabilitat de les nanopartícules de pal·ladi en reaccions d’hidrosililació d’alquins interns. Els resultats d’aquestes reaccions van ser prometedors donat que les nanopartícules induïen una major regio- i estereoselectivitat que la que s’obté amb catalitzadors de pal·ladi comercials. L’estudi d’aquestes reaccions va derivar en l’ús d’una mescla Et3SiH + H2O per realitzar reaccions d’hidrogenació per transferència d’alquins interns. Amb aquesta metodologia, i controlant bé la quantitat d’aigua afegida, es van poder hidrogenar diferents alquins interns als corresponents Z-alquens o bé als alcans. A més a més, es van realitzar experiments amb aigua deuterada per tal d’estudiar el mecanisme d’aquestes reaccions. Finalment, es van usar les nanopartícules de pal·ladi en reaccions de protodesililació de vinilsilans i en reaccions d’acoblament de Hiyama. Aquestes últimes es continuen investigant actualment en col·laboració amb el grup del Prof. Miguel Yus i el Dr. Francisco Alonso. Fins al moment els resultats han estat força prometedors