Catalizadores de base carbonosa para reacciones de oxidación y deshidratación de alcoholes

En las últimas décadas, el estudio y desarrollo de carbones activos como catalizadores o soportes catalíticos se ha incrementado enormemente debido a las ventajas derivadas de su elevada capacidad adsorbente, inercia y estabilidad química, una química superficial versátil y elevada resistencia mecánica. Además, su preparación a partir de residuos biomásicos supone un beneficio no sólo económico, sino también medioambiental, que puede resultar clave en el contexto energético e industrial actual. El objetivo de la tesis doctoral es la preparación y caracterización de catalizadores carbonosos obtenidos mediante activación química de residuos lignocelulósicos. Se ha activado un residuo biomásico como es el hueso de aceituna mediante impregnación con H3PO4 a diferentes relaciones de impregnación y temperaturas de activación. A pesar del proceso de lavado, una cantidad significativa de fósforo, permanece unida de forma estable a la superficie de los carbones obtenidos proporcionando una elevada concentración de grupos superficiales ácidos y una alta resistencia a la oxidación, lo que les confiere una particular química superficial. Este hecho, unido al notable desarrollo de la estructura porosa, con una contribución significativa de la microporosidad ancha y de la mesoporosidad, hace que estos carbones activos sean muy interesantes como sistemas catalíticos. En la presente tesis se ha estudiado la descomposición de alcoholes sobre los carbones activos ácidos. Los resultados mostraron que los carbones preparados son activos para la conversión catalítica de metanol y etanol, en aire, obteniéndose principalmente productos de deshidratación. Además, se han analizado las cinéticas de los resultados experimentales obtenidos, se han planteado modelos mecanísticos basados, inicialmente, en los ya propuestos en la bibliografía y se han formulado nuevos modelos, se ha estudiado la validez de éstos en base a la bondad de los ajustes y, finalmente, se obtuvieron las constantes cinéticas y termodinámicas para cada uno de los procesos. Por otro lado, estos carbones activados con ácido fosfórico se han usado como soporte de especies de óxido de vanadio. De esta manera se ha obtenido un catalizador VPO soportado en carbón activo y se ha estudiado su uso en las reacciones de oxidación parcial de propileno y la oxidación deshidrogenativa de propano (ODH). Además, se obtuvieron catalizadores másicos de VPO con morfología esférica y estructuras huecas tras una etapa de calcinación. Una de las principales características de estos sistemas catalíticos es la elevada área superficial, tanto de los óxidos soportados como másicos lo que los hace muy interesantes para aplicaciones catalíticas. La incorporación de vanadio al soporte de carbón activo disminuye la temperatura de oxidación de éste, pero, en cualquier caso, los catalizadores son estables en las condiciones de operación. Los datos de actividad fueron muy interesantes en el caso de la reacción de ODH de propano, que resultaron muy próximos a los valores más altos reportados para esta reacción, lo cual hace a estos catalizadores prometedores para su uso en reacciones de oxidación parcial de hidrocarburos, a la vez que abre una nueva posibilidad a los carbones activos como sistemas catalíticos en procesos de interés tecnológico.

Structural and functional interaction between polyamine related molecules and biological membranes

Changes induced by PA on nucleic acid (NA) conformation and synthesis is proven to be a major reason for PA essentiality (1-3). However, PA interactions with other polyanions, for instance polyanionic membrane lipid bilayers and glyosaminoglycans have received less attention (3-4). The functional importance of these interactions still is an obscure but interesting area of cell and molecular biology, especially in mammalian cells for which specific PA transport systems are not fully characterized (5). In mammals, activity and turnover of the polyamine (PA) synthesis key enzyme is controlled by a set of proteins: Antizymes (OAZ1-3) and antizyme inhibitors (AZIN1 and 2). It is demonstrated that AOZ modulate polyamine uptake (6), and that PA transport to mitochondria is linked to the respiratory chain state and modulates mitochondrial permeability transition (7). Antizyme expression variants have been located in mitochondria, being proposed as a proapoptotic factor (7-8). AZIN 2 is only expressed in a reduced set of tissues that includes mast cells, where it is associated to mast cell granules membrane (9). This fact, together to the abnormalities observed in bone marrow derived mast cell granules when they are differentiated under restricted PA synthesis conditions (10 and unpublished results), point out to important roles of PA and their related proteins in structure and function of mast cell granules. We will also present novel biophysical results on tripartite interactions of PA that remark the interest of the characterization of PA interactions with lipid bilayers for biomedicine and biotechnology. Thus, the information reported in this paper integrates previously reported information with our still unpublished results, all indicating that PA and their related proteins also are important factors for structure and dynamics of biological membranes and their associated functions essential in human physiology; for instance, solute interchange with the environment (uptake and secretion), oxidative metabolism and apoptosis. The importance of these involved processes for human homeostasis claim for further research efforts. 1. Ruiz-Chica J, Medina MA, Sánchez-Jiménez F and Ramírez FJ (2001) Fourier Transform Raman study of the structural specificities on the interaction between DNA and biogenic polyamines. Biophysical J. 80:443-454. 2. Lightfoot HL, Hall J (2014) Endogenous polyamine function--the RNA perspective. Nucleic Acids Res. 42:11275-11290. 3. Igarashi K, Kashiwagi K (2010) Modulation of cellular function by polyamines. Int J Biochem Cell Biol. 42:39-51. 4. Finger S, Schwieger C, Arouri A, Kerth A, Blume A (2014) Interaction of linear polyamines with negatively charged phospholipids: the effect of polyamine charge distance. Biol Chem. 395:769-778. 5. Poulin R, Casero RA, Soulet D. (2012) Recent advances in the molecular biology of metazoan polyamine transport. Amino Acids. 42:711-723. 6. Kahana C (2009) Regulation of cellular polyamine levels and cellular proliferation by antizyme and antizyme inhibitor. Essays Biochem. 4:47-61. 7. Agostinelli E, Marques MP, Calheiros R, Gil FP, Tempera G, Viceconte N, Battaglia V, Grancara S, Toninello A (2010) Polyamines: fundamental characters in chemistry and biology. Amino Acids 38:393-403. 8. Liu GY, Liao YF, Hsu PC, Chang WH, Hsieh MC, Lin CY, Hour TC, Kao MC, Tsay GJ, Hung HC (2006) Antizyme, a natural ornithine decarboxylase inhibitor, induces apoptosis of haematopoietic cells through mitochondrial membrane depolarization and caspases' cascade. Apoptosis 11:1773-1788. 9. Kanerva K, Lappalainen J, Mäkitie LT, Virolainen S, Kovanen PT, Andersson LC (2009). Expression of antizyme inhibitor 2 in mast cells and role of polyamines as selective regulators of serotonin secretion. PLoS One 31:e6858. 10. García-Faroldi G, Rodríguez CE, Urdiales JL, Pérez-Pomares JM, Dávila JC, Pejler G, Sánchez-Jiménez F, Fajardo I (2010) Polyamines are present in mast cell secretory granules and are important for granule homeostasis. PLoS One 30:e15071.