I catalytic co 2 cycloaddition with epoxides into cyclic carbonate s: synergies from computational to experimental studies

• Autores: MD Bin Yeamin
• Directores de la Tesis: María del Mar Reguero de la Poza (dir. tes.), Anna Maria Masdeu i Bultó (dir. tes.)
• Lectura: En la Universitat Rovira i Virgili ( España ) en 2021
• Idioma: español
• Tribunal Calificador de la Tesis: Jordi J. Bou Serra (presid.), Maria Besora Bonet (secret.), Eva María Maya Hernández (voc.)
• Programa de doctorado: Programa de Doctorado en Ciencia y Tecnología Química por la Universidad Rovira i Virgili
• Materias:
  • Química
    • Química orgánica
      • Compuestos organometálicos
      • Mecanismos de reacción
• Enlaces
  • Tesis en acceso abierto en: TDX
• Resumen

  • La utilización del CO2 como materia prima química ha demostrado ser una estrategia importante para reducir las emisiones de CO2 a la atmósfera y, por tanto, para encontrar un equilibrio en el ciclo natural del carbono. Sin embargo, la activación de esta pequeña molécula estable es muy difícil. De hecho, los sustratos reactivos con alta energía interna pueden facilitar las transformaciones químicas del CO2 para compensar su estabilidad termodinámica. Además, se necesitan catalizadores eficaces para superar la elevada barrera cinética de la activación. Entre los muchos métodos catalíticos, la catálisis térmica sigue siendo el método más utilizado para ampliar los procesos de fijación de CO2 a nivel industrial. Se necesitan catalizadores con mayor actividad y selectividad en condiciones de reacción más suaves. Por lo tanto, nuestro objetivo es evaluar la eficiencia de los materiales de bajo coste y abundantes en tierra como catalizadores para la cicloadición de CO2 con epóxidos de alto contenido energético. También pretendemos entender el comportamiento de estos catalizadores a partir de estudios mecanísticos computacionales, y mejorar su diseño corroborando con su rendimiento catalítico experimental para esta reacción de transformación del CO2.

    En esta Tesis estudiamos tres catalizadores diferentes para la reacción de cicloadición de CO2 con epóxidos bajo gradiente térmico. Los catalizadores son biomasas lignocelulósicas como materiales vegetales más abundantes, 1,10-fenatronina derivada de cuatro donantes de nitrógeno que contienen complejos de zinc, y un complejo derivado de ciclam del elemento más abundante, el hierro. Los efectos cooperativos de estos catalizadores binarios en combinación con un cocatalizador, el bromuro de tetrabutilo y amonio (TBAB), se han dilucidado a partir de estudios mecanísticos computacionales. En los estudios experimentales, las reacciones catalíticas se optimizan para sustratos estándar, y los porcentajes de conversión de los sustratos se corroboran con las barreras de energía de activación de los mecanismos de reacción, cuando se aplican. También se analiza la naturaleza de los diferentes sitios activos catalíticos desde el punto de vista del alcance del sustrato.