Complejos ciclopentadieniltitanasilsesquioxano, síntesis, caracterización y anclaje sobre nanopartículas de sílice. Aplicaciones catalíticas en procesos de oxidación

Abstract

Nuestro grupo de investigación ha venido desarrollando una serie de complejos organometálicos de titanio que aúna en la esfera de coordinación del titanio un ligando silsesquioxano y un ligando ciclopentadienilo. Estos complejos han resultado ser excelentes catalizadores en la oxidación de olefinas y de sulfuros orgánicos. En esta Tesis Doctoral se ha pretendido mejorar sus prestaciones catalíticas mediante su anclaje a nanopartículas de sílice de forma que puedan ser recuperados fácilmente por nanofiltración. Para ello, en primer lugar se han diseñado y sintetizado una nueva familia de complejos ciclopentadieniltitanasilsesquioxano que tuvieran en uno de los ligandos un grupo de anclaje apto para heterogeneizar dichos complejos. Además, se ha realizado una exhaustiva caracterización estructural de todos los compuestos sintetizados, fundamentalmente mediante espectroscopia de RMN multinuclear, lo cual ha permitido extraer valiosas conclusiones acerca de la estructura de estos derivados así como de su comportamiento en disolución. Asimismo, se ha realizado el anclaje de algunos de esos complejos sobre nanopartículas de sílice mesoestructurada mediante una ruta sintética que ha permitido la incorporación de los complejos al soporte sin modificar las características del mismo así como evitar la degradación de los complejos soportados. Finalmente, se ha estudiado el comportamiento catalítico tanto de los complejos en fase homogénea como de los nanocatalizadores en reacciones de oxidación de interés industrial, como son la epoxidación de olefinas y la sulfoxidación de sulfuros orgánicos. En todas las reacciones catalíticas se ha empleado como oxidante primario peróxido de hidrógeno, H2O2, aspecto relevante al tratarse de un reactivo medioambientalmente benigno, ya que el único subproducto al que da lugar es agua, contribuyendo así a la sostenibilidad del proceso. Los catalizadores homogéneos ensayados han resultado ser muy activos y selectivos en procesos de sulfoxidación de una amplia variedad de sustratos, y muestran gran tolerancia a diversos grupos funcionales susceptibles de oxidación. Además, han mostrado un magnífico comportamiento catalítico frente a sustratos difíciles de oxidar como son los derivados de tiofenos. También, han resultado ser moderadamente activos en la epoxidación de cis-cicloocteno. Por último, los nanocatalizadores empleados han mostrado un excelente comportamiento catalítico, frente a sustratos difíciles de oxidar como son los derivados de tiofenos, mostrando una actividad superior a los catalizadores en fase homogénea.