Preparació de materials híbrids orgànico-inorgànics a partir de sals d'imidazoli

Estudi elaborat a partir d’una estada a l’ Ecole Nationale Supérieure de Chimie de Montpellier, França, durant 2006. S’han sintetitzat materials híbrids orgànico-inorgànics mitjançant el procés sol-gel i altres estratègies sintètiques. En alguns casos, s’ha intentat estructurar aquests materials, ja sigui per autoestructuració o per mitjà de tensioactius. Com a catalitzadors de les reaccions d'hidròlisi i policondensació s’han utilitzat àcids, bases i fluorurs. Els materials obtinguts s’han caracteritzat mitjançant diferents tècniques: BET (Brunauer-Emmett-Teller), TEM (microscopia electrònica de transmissió), SEM (microscòpia electrònica de rastreig), raigs X en pols , IR i RMN (ressonància magnètica nuclear) en estat sòlid. Amb aquests materials es pretén preparar catalitzadors heterogenis de Pd per reaccions d’acoblament creuat, i de Ru per reaccions de metàtesi. També s’han sintetitzat sals d'imidazoli amb cadenes hidrocarbonades llargues amb l'objectiu de preparar gels de sílice amb aquestes molècules atrapades dins la matriu inorgànica. Aquests materials s’utilitzaran com a organocatalitzadors i també es prepararan els corresponents catalitzadors de Pd per reaccions de Heck, Suzuki i Sonogashira. Les sals d’imidazoli s’han utilitzat com a tensioactius en la preparació de gels de sílice estructurats. Aquestes molècules han resultat ser cristalls líquids i s’han caracteritzar mitjançant DSC (differential scanning calorimetry), microscopia òptica i raigs X.

Estudi de la reductibilitat de catalitzadors basats en cobalt i el seu comportament en la reacció de desplaçament de gas d'aigua de CO

Projecte de recerca elaborat a partir d’una estada a la universitat d'Udine, Itàlia, entre setembre i desembre del 2006.S'han caracteritzat mitjançant la reducció a temperatura programada i tests catalítics catalitzadors en pols basats en cobalt i supostats en òxid de zinc i monòlits ceràmics funcionaliltzats també amb cobalt i òxid de zinc. L'addició de promotors (manganès, crom i ferro ) als catalitzadors en pols, preparats per impregnació i precipitació, no afecta significativament ni la temperatura a la qual té lloc la reducció ni al percentatge global de reducció. En els cicles de reducció-oxidació sí que s'observen diferències entre el primer perfil de reducció i els següents, especialment en el cas de la mostra que té ferro com a promotor, on les diferències s'accentuen en cicles successius (fins al quart). S'ha evaluat l'activitat d'aquests catalitzadors en la reacció de desplaçament de gas d'aigua, obtenint uns resultats satisfactoris. Finalment s'han realitzat reduccions a temperatura programada i tests catalítics en la reacció de desplaçament de gas d'aigua amb monòlits funcionalitzats amb cobalt i òxid de zinc (en cap d'ells s'ha introduït promotors). El nivell de conversió assolit és menor que en el cas de catalitzadors en pols, fet que s'associa a la geometria d'aquests sistemes catalítics, però la relació CH4/CO2 és més favorable que en els catalitzadors en pols, el que els converteix en sistemes molt selectius.

Disseny i optimització de membranes compòsit amb xarxes metal•loorgàniques per a nanofiltració i separacions de gasos

Projecte de recerca elaborat a partir d’una estada a la Katholieke Universiteit Leuven, Belgium, entre 2007 i 2009. Aquest projecte descriu la síntesi i aplicació de nous tipus de membranes compòsit basades en xarxes metal•loorgàniques (MOFs). Aquestes es van seleccionar tenint en compte les seves propietats estructurals per tal de discriminar les espècies a separar en funció de la seva mida molecular. Les membranes obtingudes s'han aplicat satisfactòriament tant en separacions líquides, concretament en nanofiltració resistent a dissolvents (SRNF), i en separació de parells de gasos com CO2/CH4, CO2/N2 i H2/CO2. Els resultats obtinguts posen de manifest l'obtenció de membranes sense defectes i amb rendiments prometedors, en la majoria dels casos, amb permeabilitats i selectivitats superiors a membranes purament polimèriques. Tanmateix s'ha desenvolupat un nou equipament d'alt rendiment (HT) per a separacions de gasos que inclou un mòdul que permet realitzar 16 experiments simultàniament. Els resultats obtinguts amb el nou equip són comparables amb els obtinguts amb mòduls convencionals, i alhora presenten una millor reproduïbilitat. Finalment, s'ha establert un nou mètode per a obtenir membranes per a SRNF, que han estat aplicades en processos de separació de catalitzadors homogenis en dissolvents polars apròtics i s'han caracteritzat emprant la tècnica d'espectroscòpia d'annihilació de positrons, que ha permès establir per primer cop una relació entre les propietats estructurals de les membranes a nivell molecular i el seu rendiment en les aplicacions anteriors.

Nanopartícul·les core-shell estabilitzades en polímer amb propietats calítiques i bactericides medioambientalment segure

Aquest projecte de doctorat és un treball interdisciplinari adreçat a l’obtenció de nous nanocompòsits (NCs) funcionals sintetitzats a partir de materials polimèrics bescanviadors d’ions que són modificats amb nanopartícules metàl•liques (NPMs) de diferent composició. Els materials desenvolupats s’avaluen en funció de dues possibles aplicacions: 1) com a catalitzadors de reaccions orgàniques d’interès actual (NCs basats en pal•ladi) i, 2) la seva dedicació a aplicacions bactericides en el tractament d’aigües domèstiques o industrials (NCs basats en plata). El desenvolupament de nanomaterials és de gran interès a l’actualitat donades les seves especials propietats, l’aprofitament de les quals és la força impulsora per a la fabricació de nous NCs. Les nanopartícules metàl•liques estabilitzades en polímer (Polymer Stabilized Metal Nanoparticles, PSNPM) s’han preparat mitjançant la tècnica in-situ de síntesi intermatricial (Inter-matrix synthesis, IMS) que consisteix en la càrrega seqüencial dels grups funcionals de les matrius polimèriques amb ions metàl•lics, i la seva posterior reducció química dins de la matriu polimèrica de bescanvi iònic. L’estabilització en matrius polimèriques evita l’agregació entre elles (self-aggreagtion), un dels principals problemes coneguts de les NPs. Pel desenvolupament d’aquesta metodologia, s’han emprat diferents tipus de matrius polimèriques de bescanvi iònic: membrana Sulfonated PolyEtherEtherKetone, SPEEK, així com fibres sintètiques basades en polypropilè amb diferents tipus de grups funcionals, que ens permeten el seu ús com a filtres en la desinfecció de solucions aquoses o com a material catalitzador. Durant el projecte s’ha anat avançant en l’optimització del material nanocomposite final per a les aplicacions d’interès, en quant activitat i funcionalitat de les nanopartícules i estabilitat del nanocomposite. Així, s’ha optimitzat la síntesi de NPs estabilitzades en resines de bescanvi iònic, realitzant un screening de diferents tipus de resines i la seva avaluació en aplicacions industrials d’interès.

Organizational resources and intrapreneurial activities: a cross-country study

The importance of entrepreneurship for social and economic growth is generally accepted. In addition, intrapreneurship or corporate entrepreneurship is recognized as one of the key elements for organizational development. In this context, corporate culture and, specifically, entrepreneurial competences are considered to be catalysts for intrapreneurship. The main purpose of this paper is to analyse the influence of resources and capabilities on the probability of becoming an intrapreneur. Using data obtained from the Global Entrepreneurship Monitor (GEM) for 39 countries, and a logistic model, the study shows that entrepreneurial resources and capabilities, such as previous entrepreneurial experience, entrepreneurial competences and the ability to detect business opportunities, influence intrapreneurial behaviour. The contributions of this research are both conceptual (advancing corporate entrepreneurship theory) and practical (relating to the design of policies to foster intrapreneurial activities).

Real-time monitoring of the silicidation process of tungsten filaments at high temperature used as catalysers for silane decomposition

The scope of this work is the systematic study of the silicidation process affecting tungsten filaments at high temperature (1900ºC) used for silane decomposition in the hot-wire chemical vapour deposition technique (HWCVD). The correlation between the electrical resistance evolution of the filaments, Rfil(t), and the different stages of the their silicidation process is exposed. Said stages correspond to: the rapid formation of two WSi2 fronts at the cold ends of the filaments and their further propagation towards the middle of the filaments; and, regarding the hot central portion of the filaments: a initial stage of silicon dissolution into the tungsten bulk, with a random duration for as-manufactured filaments, followed by the inhomogeneous nucleation of W5Si3 (which is later replaced by WSi2) and its further growth towards the filaments core. An electrical model is used to obtain real-time information about the current status of the filaments silicidation process by simply monitoring their Rfil(t) evolution during the HWCVD process. It is shown that implementing an annealing pre-treatment to the filaments leads to a clearly repetitive trend in the monitored Rfil(t) signatures. The influence of hydrogen dilution of silane on the filaments silicidation process is also discussed.

Lipase Improvement: Goals and strategies

Lipases have received great attention as industrial biocatalysts in areas like oils and fats processing, detergents, baking, cheese making, surface cleaning, or fine chemistry . They can catalyse reactions of insoluble substrates at the lipid-water interface, preserving their catalytic activity in organic solvents. This makes of lipases powerful tools for catalysing not only hydrolysis, but also various reverse reactions such as esterification, transesterification, aminolysis, or thiotransesterifications in anhydrous organic solvents. Moreover, lipases catalyse reactions with high specificity, regio and enantioselectivity, becoming the most used enzymes in synthetic organic chemistry. Therefore, they display important advantages over classical catalysts, as they can catalyse reactions with reduced side products, lowered waste treatment costs, and under mild temperature and pressure conditions. Accordingly, the use of lipases holds a great promise for green and economical process chemistry.

Nucleophile-Catalyzed Additions to Activated Triple Bonds. Protection of Lactams, Imides, and Nucleosides with MocVinyl and Related Groups

Additions of lactams, imides, (S)-4-benzyl-1,3-oxazolidin-2-one, 2-pyridone, pyrimidine-2,4-diones (AZT derivatives), or inosines to the electron-deficient triple bonds of methyl propynoate, tert-butyl propynoate, 3-butyn-2-one, N-propynoylmorpholine, or N-methoxy-N-methylpropynamide in the presence of many potential catalysts were examined. DABCO and, second, DMAP appeared to be the best (highest reaction rates and E/Z ratios), while RuCl3, RuClCp*(PPh3)2, AuCl, AuCl(PPh3), CuI, and Cu2(OTf)2 were incapable of catalyzing such additions. The groups incorporated (for example, the 2-(methoxycarbonyl)ethenyl group that we name MocVinyl) serve as protecting groups for the above-mentioned heterocyclic CONH or CONHCO moieties. Deprotections were accomplished via exchange with good nucleophiles: the 1-dodecanethiolate anion turned out to be the most general and efficient reagent, but in some particular cases other nucleophiles also worked (e.g., MocVinyl-inosines can be cleaved with succinimide anion). Some structural and mechanistic details have been accounted for with the help of DFT and MP2 calculations.

Nucleophile-Catalyzed Additions to Activated Triple Bonds. Protection of Lactams, Imides, and Nucleosides with MocVinyl and Related Groups

Additions of lactams, imides, (S)-4-benzyl-1,3-oxazolidin-2-one, 2-pyridone, pyrimidine-2,4-diones (AZT derivatives), or inosines to the electron-deficient triple bonds of methyl propynoate, tert-butyl propynoate, 3-butyn-2-one, N-propynoylmorpholine, or N-methoxy-N-methylpropynamide in the presence of many potential catalysts were examined. DABCO and, second, DMAP appeared to be the best (highest reaction rates and E/Z ratios), while RuCl3, RuClCp*(PPh3)2, AuCl, AuCl(PPh3), CuI, and Cu2(OTf)2 were incapable of catalyzing such additions. The groups incorporated (for example, the 2-(methoxycarbonyl)ethenyl group that we name MocVinyl) serve as protecting groups for the above-mentioned heterocyclic CONH or CONHCO moieties. Deprotections were accomplished via exchange with good nucleophiles: the 1-dodecanethiolate anion turned out to be the most general and efficient reagent, but in some particular cases other nucleophiles also worked (e.g., MocVinyl-inosines can be cleaved with succinimide anion). Some structural and mechanistic details have been accounted for with the help of DFT and MP2 calculations.

Lipase Improvement: Goals and strategies

Lipases have received great attention as industrial biocatalysts in areas like oils and fats processing, detergents, baking, cheese making, surface cleaning, or fine chemistry . They can catalyse reactions of insoluble substrates at the lipid-water interface, preserving their catalytic activity in organic solvents. This makes of lipases powerful tools for catalysing not only hydrolysis, but also various reverse reactions such as esterification, transesterification, aminolysis, or thiotransesterifications in anhydrous organic solvents. Moreover, lipases catalyse reactions with high specificity, regio and enantioselectivity, becoming the most used enzymes in synthetic organic chemistry. Therefore, they display important advantages over classical catalysts, as they can catalyse reactions with reduced side products, lowered waste treatment costs, and under mild temperature and pressure conditions. Accordingly, the use of lipases holds a great promise for green and economical process chemistry.

Degradation of thin tungsten filaments at high temperature in HWCVD

The degradation of the filaments is usually studied by checking the silicidation or carbonization status of the refractory metal used as catalysts, and their effects on the structural stability of the filaments. In this paper, it will be shown that the catalytic stability of a filament heated at high temperature is much shorter than its structural lifetime. The electrical resistance of a thin tungsten filament and the deposition rate of the deposited thin film have been monitored during the filament aging. It has been found that the deposition rate drops drastically once the quantity of dissolved silicon in the tungsten reaches the solubility limit and the silicides start precipitating. This manuscript concludes that the catalytic stability is only guaranteed for a short time and that for sufficiently thick filaments it does not depend on the filament radius.

A synthetic approach to palmerolides via Negishi cross coupling. The challenge of the C15-C16 bond formation

The esterification of fragment C1-C8 (2) with fragment C16-C23 (3) to give iodo derivative 4, followed by a Pd-catalysed coupling with a C9-C15 fragment (7 or 8), may provide a common precursor of most palmerolides. Ligands and reaction conditions were exhaustively examined to perform the C15-C16 bond formation via Negishi reaction. With simple models, pre-activated Pd-Xantphos and Pd-DPEphos complexes were the most efficient catalysts at RT. Zincation of the C9-C15 fragment (8) and cross coupling with 4 required 3 equiv of t-BuLi, 10 mol % of Pd-Xantphos and 60 °C.

Catalytic gasification of glycerol in supercritical water

The conversion of glycerol in supercritical water (SCW) was studied at 510-550 °C and a pressure of 350 bars using both a bed of inert and non-porous ZrO2 particles (hydrothermal experiments), and a bed of a 1% Ru/ZrO2 catalyst. Experiments were conducted with a glycerol concentration of 5 wt% in a continuous isothermal fixed-bed reactor at a residence time between 2 and 10 s. Hydrothermolysis of glycerol formed water-soluble products such as acetaldehyde, acetic acid, hydroxyacetone and acrolein, and gases like H2, CO and CO2. The catalyst enhanced the formation of acetic acid, inhibited the formation of acrolein, and promoted gasification of the glycerol decomposition products. Hydrogen and carbon oxides were the main gases produced in the catalytic experiments, with minor amounts of methane and ethylene. Complete glycerol conversion was achieved at a residence time of 8.5 s at 510 °C, and at around 5 s at 550 °C with the 1 wt% Ru/ZrO2 catalyst. The catalyst was not active enough to achieve complete gasification since high yields of primary products like acetic acid and acetaldehyde were still present. Carbon balances were between 80 and 60% in the catalytic experiments, decreasing continuously as the residence time was increased. This was attributed partially to the formation of methanol and acetaldehyde, which were not recovered and analyzed efficiently in our set-up, but also to the formation of carbon deposits. Carbon deposition was not observed on the catalyst particles but on the surface of the inert zirconia particles, especially at high residence time. This was related to the higher concentration of acetic acid and other acidic species in the catalytic experiments, which may polymerize to form tar-like carbon precursors. Because of carbon deposition, hydrogen yields were significantly lower than expected; for instance at 550 °C the hydrogen yield potential was only 50% of the stoichiometric value.