Hidrogenación selectiva de citral sobre catalizadores de Ir, Ir-Fe e Ir-Ge soportados.

Abstract

Se estudió la hidrogenación selectiva de citral, un aldehído a, b insaturado sobre sistemas de Ir, Ir-Fe(Ge), y Pt y Pt-Fe soportados. Se sabe que los metales nobles utilizados en sistemas catalíticos como catalizadores monometálicos son buenos hidrogenantes, lo que ocasiona la formación de productos saturados. La adición de metales no nobles como promotores o el uso de soportes especiales, como soportes parcialmente reducibles, producen un importante aumento en la actividad y selectividad hacia el alcohol insaturado debido a una disminución en la capacidad hidrogenante del metal noble y por efecto de polarización del grupo carbonilo del aldehído. Una primera parte del trabajo consistió en estudiar el efecto de la naturaleza del soporte (SiO2 y TiO2), de la temperatura de reducción (200 y 500°C), y de la adición de un segundo metal como promotor en catalizadores de Ir-(Fe o Ge), sobre las propiedades superficiales y catalíticas. Los mejores resultados se lograron con TiO2 como soporte, con altas temperaturas de reducción y con Fe como promotor. Posteriormente, se analizó el efecto de la razón atómica Fe/Ir en catalizadores Ir/TiO2 reducido a alta o baja temperatura, sobre el comportamiento catalítico. Se encontró que la actividad de los catalizadores bimetálicos reducidos a baja temperatura, LT, mostraban un máximo de actividad para el catalizador de razón Fe/Ir = 1. Por otro lado, en la serie reducida a alta temperatura (HT), la tendencia es distinta; la actividad cae continuamente al adicionar Fe. Debe resaltarse que ambas series de catalizadores fueron completamente selectivos a los alcoholes insaturados (geraniol + nerol) durante la hidrogenación de citral. Una completa caracterización efectuada con todos los catalizadores estudiados permite explicar los comportamientos exhibidos. Se efectuó también un estudio cinético de la hidrogenación de citral en catalizadores monométálicos de Ir (reducidos a alta o baja temperatura). Se encontró que la reacción para ambos sólidos mostraba una cinética de orden 1 respecto a la presión de H2 y –2 respecto a la concentración de citral. Se propuso un mecanismo compatible con la cinética encontrada. Se analizó además el efecto del solvente en la actividad y selectividad de la reacción, utilizando catalizadores monometálicos de Ir y un catalizador Fe-Ir/TiO2. Un solvente polar mejoraba los niveles de conversión en ambos catalizadores, aunque en aquellos reducidos a alta temperatura, la selectividad hacia los productos de interés se veía perjudicada. La diferencia fundamental en el comportamiento observado en los catalizadores estudiados se interpreta en función de sus características superficiales. El sistema Pt y Pt-Fe/SiO2 fue empleado en forma comparativa en la reacción de hidrogenación de citral. Aunque la velocidad de reacción observada para los distintos catalizadores fue razonablemente buena, la selectividad hacia el alcohol insaturado fue menor que la mostrada en la serie de Ir soportado.