Diseño molecular de catalizadores para el acoplamiento de dióxido de carbono con etileno.

Identificador:  TFG:131

Handle: https://hdl.handle.net/20.500.11797/TFG131

Autores:  Solé Daura, Albert

Resumen:
Disseny molecular de catalitzadors per l’acoblament de diòxid de carboni amb etilè. RESUMEN ALBERT SOLÉ La formación de acrilatos por acoplamiento de CO2 con etileno asistida por catalizadores metálicos en un medio homogéneo, ha sido un objetivo a lograr durante mucho tiempo, ya que la industria química quiere producir ‘commodity chemicals’ de la forma más económica y sostenible posible. Las niquelolactonas son los intermedios clave que han de sufrir una reacción de β-eliminación, que es la etapa determinante de la velocidad del ciclo catalítico. Con fin de evitar las altas barreras de energía potencial para esta etapa, debidas a la tensión impuesta por el metalociclo de 5 miembros al distorsionar-se para adquirir la geometría del TS, nosotros exploramos el uso de catalizadores bimetálicos nunca usados anteriormente para esta reacción. La hipótesis en la que basamos nuestro trabajo es que un centro metálico adicional podría promover la abstracción del hidrogeno sin que hubiese tensión del anillo. Aquí describimos el proceso que hemos seguido para diseñar estos nuevos catalizadores y el subsecuente estudio computacional de los caminos de reacción de β-eliminación desde la correspondiente niquelolactona llevada a cabo con DFT. Para los modelos bimetálicos sencillos hemos encontrado valores más bajos para las barreras de energía potencial asociadas al proceso de β-eliminación, en comparación con los valores ya obtenidos para los casos monometálicos. Estos hechos son esperanzadores, pero cuando estudiamos las PES para casos más realistas nos encontramos con valores de barreras de energía potencial mayores en aproximadamente 50-60 kJ·mol-1 que las de los casos monometálicos. También hemos estudiado la termoquímica para la formación de la metalolactona y la posterior β-eliminación para catalizadores monometálicos construidos sobre otros centros metálicos, tales como Mo, W, Pd, Pt i Fe. Este estudio de exploración nos ha revelado algunas tendencias que pueden ser utilizadas para futuros intentos de diseño de catalizadores. Alentados por los conocimientos adquiridos, utilizaremos este trabajo para redactar una propuesta de investigación que será presentada a TOTAL ENERGIE DEVELOPPEMENT S.A.S. para pedir subvención para una beca de máster o Ph.D.