Síntesis y caracterización de complejos moleculares de rutenio que incorporan el ligando Py4lm en su estructura. Aplicación en catálisis de oxidación de agua y de epoxidación de olefinas

El ligando Py4Im contiene 4 grupos piridina y 1 grupo imidazol, y se puede considerar un miembro de la familia de ligandos Py5H2 y de sus derivados Py5R2. Este tipo de ligandos tienen la particularidad de aumentar la estabilidad de los estados de oxidación altos de los metales de la segunda y tercera serie de transición a los que se coordinan y a su vez favorecer cambios de estados de oxidación dielectrónicos. En este trabajo se pretende sintetizar complejos de rutenio que incorporen el ligando Py4Im en su estructura, con el objetivo de utilizar sus propiedades como catalizadores en los procesos de oxidación del agua, a partir de los cuales se produce oxígeno molecular, y también en los procesos de epoxidación de olefinas.

Síntesis de nuevas triarilfosfinas carboxiladas mediante hidrólisis del grupo trifluorometilo. Aplicaciones en catálisis de intercambio de fase y anclaje sobre sílica

En el presente trabajo se describe una nueva familia de ligandos trifenilfosfina con sustituyentes trifluorometilo y ácidos carboxílicos. Se ha desarrollado un procedimiento sintético optimizado para estos compuestos, en el que se parte de derivados fácilmente accesibles y permite obtener las fosfinas con elevada pureza y rendimiento. El procedimiento es, además, fácilmente escalable. Las fosfinas sintetizadas han sido completamente caracterizadas por las técnicas habituales. Uno de los ligandos preparados se ha usado en una prueba preliminar de hidroformilación de alqueno con un catalizador Rh/fosfina, en la que se ha ensayado la recuperación del catalizador mediante intercambio de fase a pH controlado. Otro de los ligando se ha anclado a una sílica mesoporosa comercial, usando la función carboxílica. El material resultante del anclaje se ha caracterizado por medio de análisis elemental y RMN en estado sólido (SSNMR) de 31P y 29Si. El proceso de obtención de estas nuevas fosfinas ha permitido explorar el alcance y limitaciones de la reacción de hidrólisis del grupo trifluorometilo en fosfinas arílicas, mediante el uso de ácido sulfúrico fumante y ácido bórico. Parte de estos resultados han sido depositados como patente (Patente española P201231702, 2012). Por otra parte, la nueva familia de ligando fosfinas descrita en este trabajo será comercializados próximamente por Strem, bajo licencia de la UAB.

Híbridos orgánico-inorgánico a escala nanométrica

Proyecto de investigación de una estancia en el Centro de Física Aplicada y Tecnologia Avanzada de la Universidad Nacional Autónoma de México, Méjico, entre junio y septiembre del 2007. Diseño de nuevos materiales con aplicaciones avanzadas mediante la mezcla íntima de materiales nanométricos (nanopartículas y macromoléculas). El tipo de posibles aplicaciones de tales materiales van desde la fotovoltaica, a la magnetorresistencia (mezcla de polímeros conductores y nanopartículas magn-eticas –objetivo 1 de éste proyecto-), la óptica, la Catálisis, y el drug delivery (utilizando las nanopartículas adheridas a la cápsula de liberación como marcadores y como localizadores mediante campos electromagnéticos, controlando su permeabilidad a voluntad –objetivo 2- de éste proyecto ) entre otras.

Estudio de diferentes estrategias de operación en la reacción entre dihidroxiacetona fosfato y Z-S-alaninal catalizada por Rhamnulosa-1-fosfato aldolasa

Proyecto de investigación realizado a partir de una estancia el grupo de Biotecnología e Ingeniería de Bioprocesos del Imperial College London entre abril y julio del 2007. La catálisis enzimática es una tecnología en continua expansión en el campo de la síntesis y producción de compuestos enantioméricamente puros con actividad biológica. Concretamente las aldolasas son enzimas de gran interés industrial como biocatalizadores en síntesis asimétrica de compuestos quirales ya que catalizan la formación de enlaces C-C mediante reacciones de adición aldólica con una alta regio y estereoespecíficidad. Uno de los compuestos es el precursor de iminociclitoles, que son moléculas de gran potencial terapéutico en el tratamiento de un amplio rango de enfermedades debido a su actividad como inhibidores de glicosidasas y glicosiltransferasas. Sin embargo, para conseguir esta reacción existen problemas de solubilidad de los reactivos y productos en medios homogéneos. Una posible solución es el empleo de medios bifásicos en biorreactores de membrana. Se ha estudiado el potencial de un Biorreactor de Membrana para Biotransformaciones desarrollado en dicha reacción y, a la vez, diferentes estrategias de operación que lleven al máximo rendimiento de producto y/o faciliten su purificación tras la reacción.

Síntesi i caracterització de complexos polipiridílics de ruteni com a catalitzadors de la reacció d'oxidació de l'aigua

Aquest treball constitueix un estudi sobre els complexos polipiridílics de ruteni i les seves aplicacions en catàlisis oxidativa. Concretament es centren en la reacció d’oxidació de l’aigua per produir oxigen molecular (tot i que també poden ser utilitzats de manera eficient sobre altres substrats). Recull, per tant, la síntesi i caracterització d’alguns lligands nitrogenats tridentats de caràcter facial i/o meridional, així com la seva complexació amb Ru.

Elaboració de membranes de fibra buida modificades amb nanopartícules metàl·liques per aplicacions catalítiques

Investigación producida a partir de una estancia en la Université Paul Sabatier, Toulouse III - CNRS, entre 2007 y 2009. Durante los últimos años la investigación centrada en nuevos materiales de tamaño nanoscòpico (nanopartículas, quantum dots, nanotubos de carbono,...) ha experimentado un crecimiento considerable debido a las especiales propiedades de los "nanoobjetos" con respecto a magnetismo, catálisis, conductividad eléctrica, etc ... Sin embargo, hoy en día todavía existen pocas aplicaciones de las nanopartículas en temas medioambientales. Uno de los motivos de esta situación es la posible toxicidad de los nanoobjetos, pero existe también una dificultad tecnológica dado que las nanopartículas tienden a agregarse y es muy difícil manipularlas sin que pierdan sus propiedades especiales. Así, aunque la preparación de materiales catalíticos nanoestructurados es muy interesante, es necesario definir nuevas estrategias para prepararlos. Este proyecto de investigación tiene como objetivo principal la preparación de nuevas membranas catalíticas con nanopartículas metálicas en el interior para aplicaciones de tratamiento de agua. La innovación principal de este proyecto consiste en que las nanopartículas no son introducidas en la matriz polimérica una vez preformadas sino que se hacen crecer en el interior de la matriz polimérica mediante una síntesis intermatricial. El único requisito es que la matriz polimérica contenga grupos funcionales capaces de interaccionar con los precursores de las nanopartículas. Una vez finalizado el proyecto se puede afirmar que se han logrado parte de los objetivos planteados inicialmente. Concreamente ha quedado demostrado que se pueden sintetizar nanopartículas metálicas de metales nobles (platino y paladio) en membranas de fibra hueca de micro- y ultrafiltración siguiendo dos metodologías diferentes: modificación fotoquímica de polímeros y deposición de multicapas de polielectrolitos. Los nuevos materiales son efectivos en la catálisis de reducción de un compuesto modelo (4-nitrofenol con borohidruro de sodio) y, en general, los resultados han sido satisfactorios. Sin embargo, se ha puesto de manifiesto que el uso de un reactivo que genera hidrógeno gas en contacto con la solución acuosa dificulta enormemente la implementación de la reacción catalítica al ser el medio de la membrana una matriz porosa. Así, como conclusión principal se puede decir que se han encontrado las limitaciones de esta aproximación y se sugieren dos posibilidades de continuidad: la utilización de las membranas sintetizadas en contactores gas-líquido o bien el estudio y optimización del sistema de membrana en configuración de membranas planas, un objetivo más asequible dada su menor complejidad. Esta investigación se ha realizado en el seno del “Laboratoire de Génie Chimique” de Toulouse y del Departamento de Química de la Michigan State University y ha sido posible gracias a un proyecto financiado por la “Agence National pour la Recherce” y al programa PERMEANT entre el CNRS y la NSF.

Síntesis intermatricial y comparación de nanopartículas metálicas de Pd y Co soportadas en resinas catiónicas y aniónicas

Esta memoria de investigación es producto del trabajo experimental que se realizó con resinas de intercambio iónico para la síntesis intermatricial de nanopartículas metálicas de Co y Pd. Los estudios que se realizaron correspondieron a la iniciación en esta modalidad de síntesis de nanopartículas. En ellos se contemplaron las propiedades intrínsecas de la resina como: la capacidad de intercambio iónico, y funcionalidad química, tanto antes como después de la síntesis. Uno de los objetivos es que la resina no pierda ninguna de sus propiedades originales, sino que gane más versatilidad. La importancia que tienen en la actualidad los materiales nanométricos inspira a su modificación y nuevas formas de producción. Con esta investigación se inicia el trabajo de cara a los estudios doctorales. Aquí se estudia la aplicación de las nanopartículas de paladio y cobalto soportadas en resinas de intercambio iónico. Las nanopartículas de paladio tienen aplicación en el área de catálisis, y en su síntesis intermatricial, se consigue un catalizador heterogéneo, que brinda gran facilidad de recuperarlo y proceder con varios ciclos catalíticos. Así mismo, con el cobalto se pretendió otorgar propiedades ferromagnéticas, de manera que el proceso de separación de la resina de los medios de reacción, sea tan fácil como la aplicación de un campo magnético o pasar un imán sobre el lugar en cuestión.

Nuevos carboranil alcoholes que contienen anillos aromáticos nitrogenados: síntesis, caracterización, análisis estructural y estudios preliminares de reactividad

Se han sintetizado nueve alcoholes que incorporan diversos isómeros de los grupos piridil o quinolil y metil-o-carborano u o-carborano, 1-[n′-Piridil(hidroxi)metil]-2-R-1,2-dicarba-closo-dodecaboranos (n′ = 2, R = H (2a); n′ = 3, R = Me (1c) y H (2c)), 1-[2′-6-metil-piridil(hidroxi)metil]-2-R-1,2-dicarba-closo-dodecaboranos (R = Me (1b) y H (2b)), 1-[n′-Quinolil(hidroxi)metil]-2-R-1,2-dicarba-closo-dodecaboranos (n′ = 2, R = Me (1e) y H (2e); n′ = 4, R = Me (1f) y H (2f), mediante la adición de la sal de litio del metil-o-carborano u o-carborano a los aldehídos correspondientes. Los compuestos se han obtenido con rendimientos altos en la mayoría de los casos y han sido caracterizados mediante Resonancia Magnética Nuclear, por Espectroscopía Infrarroja y análisis elemental. Las estructuras cristalinas de siete de los nueve compuestos (1c, 1f, 2a, 2b, 2c, 2e y 2f) se han determinado mediante Cristalografía por Rayos X. Se han analizado las estructuras cristalinas de los todos los compuestos y se han comparado con las estructuras de los compuestos relacionados 1a, 1b, y 2a, obtenidas previamente en el grupo de Síntesis Inorgánica y Catálisis del ICMAB. Todas las estructuras muestran interacciones por puentes de hidrógeno O–H···N moderadamente fuertes. Posteriormente se ha sintetizado el derivado mesilado 4 (derivado del o-carborano) mediante la reacción del alcohol 2a con cloruro de mesitilo a temperatura ambiente, con rendimiento alto. El nuevo mesilato 4 se ha caracterizado mediante Resonancia Magnética Nuclear. El nuevo mesilato resulta un compuesto de partida muy versátil para la síntesis de nuevos derivados mediante la substitución del grupo mesilo por nucleófilos apropiados, como por ejemplo las aminas. El grupo ha publicado recientemente la síntesis de diaminas mediante la reacción de substitución del mesilato relacionado 3 (derivado del metil-o-carborano) con aminas, entre ellas la bencilamina. Se ha realizado por tanto la reacción de substitución del grupo mesilato en 4 por la bencilamina para obtener la diamina correspondiente. Los resultados preliminares de esta reacción muestran que si bien el grupo mesilato en 4 ha sido substituido, el clúster se degrada casi en su totalidad a un derivado tipo nido. Esto contrasta claramente con la reactividad del mesilato análogo 3 frente a la bencilamina, ya que en este caso se obtiene la diamina deseada y el clúster no se degrada apreciablemente bajo las mismas condiciones de reacción. Se han realizado estudios preliminares por RMN que muestran que la bencilamina substituye al grupo mesilo en 4 y posteriormente el clúster closo se degrada a una especie nido que no ha sido posible caracterizar totalmente hasta el momento.

Síntesis y caracterización de complejos mononucleares de rutenio que incorporan estructuras azobencénicas y fosfónicas. Aplicación en catalisis homogénea y heterogénea

Los azobencenos son compuestos extensamente utilizados en la industria. Éstos contienen un grupo funcional azo que gracias a su isomerización reversible (E)/(Z) foto-inducida y específica del grupo N=N, ha llevado a la utilización de este tipo de compuestos para la generación de interruptores moleculares. En este trabajo se pretende aplicar este peculiar comportamiento del grupo azo a la catálisis heterogénea de epoxidación de alquenos, con la idea de activar y desactivar a voluntad la actividad de sistemas catalíticos de rutenio inmovilizados sobre nanopartículas mediante la acción de un estímulo externo, la luz.

Activación de espuma de poliuretano con nanopartículas de Ag y evaluación de sus propiedades catalíticas

Este trabajo se basa en la elaboración de nanocompuestos (con nanopartículas de Ag) con propiedades catalíticas efectivas aplicando la Síntesis Intermatricial sobre espuma de poliuretano comercial como matriz estabilizadora y medio de reacción. Encontrándose que las espumas muestran actividad catalítica en la reducción del p-nitrofenol con NaBH4 en experimentos en batch y experimentos con flujo, siendo siempre necesario un tiempo de activación que dé inicio a la reacción catalítica. En experimentos de catálisis con flujo, fue posible realizar ciclos de catálisis (hasta 5) manteniéndose la eficiencia catalítica del material y su reutilización. También se observó que al aumentar el caudal de trabajo aumentaba la eficiencia y disminuía el tiempo de activación.

Degradación de las fotografías anteriores a 1950 por hidrólisis ácida en archivos fotográficos

El patrimonio fotográfico sobre soportes plásticos, tanto si se trata de acetatos como de nitratos está expuesto a un proceso de degradación por hidrólisis ácida que es autocatalítico. Aunque existe bibliografía extensa sobre los procedimientos de conservación y preservación de este tipo de material, no abunda aquella que analice la situación real y actual de las colecciones custodiadas por los centros documentales. El presente trabajo tiene por objetivo dar a conocer el estado de conservación de este tipo de patrimonio en Cataluña, así como las condiciones en las que se produce dicha conservación. De los resultados de infiere que los procedimientos adecuados de conservación solamente se han aplicado recientemente y que las instalaciones con control medioambiental están infrautilizadas. Aunque cerca de un 85 % del material todavía no ha alcanzado un estado de catálisis autoinducida deben tomarse medidas rápidas de preservación puesto que una tercera parte del material estudiado se encuntra cerca de ello.