Síntesis de sílices mesoestructuradas orgánicamente modificadas y su evaluación en la esterificación del ácido benzoico con metanol

Abstract

En el presente trabajo se sintetizó la sílice SBA-15 funcionalizada con 3-mercapto propiltrimetoxi silano a diferentes contenidos (2, 5, 10, 15 y 20%) empleando el método de grafting y el método de co-condensación, seguido de la oxidación del grupo funcional anclado con H2O2 al 30% y la activación del grupo funcional a través de una reacción de acidificación con H2SO4 1M. Los sólidos obtenidos se caracterizaron por diferentes técnicas de análisis fisicoquímico como lo fueron: Fisisorción de nitrógeno, Difracción de Rayos X (DRX), Análisis Químico Elemental (AQE) y Microscopía Electrónica de Barrido (MEB). Se evaluaron en la reacción de esterificación del ácido benzoico con metanol. El estudio de las propiedades texturales realizados al SBA-15, y los materiales obtenidos por grafting, arrojaron valores de área específica entre 700 y 800 m2/g y diámetros de poro entre 4 y 5 nm, valores similares a los reportados en la literatura. Para todos los sólidos se presentaron isotermas de adsorción tipo IV no clásico, características de sólidos micro-mesoporosos regulares. Los resultados obtenidos por DRX mostraron que la incorporación del grupo R-SH al sólido SBA-15 por el método de grafting no modifica su ordenamiento espacial sin embargo, para los sólidos obtenidos por co-condensación el arreglo hexagonal no se mantiene. Por el método de co-condensación se observa la pérdida del ordenamiento hexagonal por la presencia del grupo funcionalizante. El estudio por MEB de los sólidos síntetizado mostró que para el método de grafting la morfología de los sólidos varia a medida que el porcentaje de funcionalizante aumenta, inicialmente el SBA-15 muestra partículas semejantes a bastones de tamaños uniformes que se mantienen en el sólido de 2% de funcionalizante, al ir incrementando a 5 y 10 % de MPTMS la morfología se pierde y las partículas sólidas son amorfas. El G-SBA-15%MP presenta dos tipos de morfología (conglomerados amorfos y bastones alargados). El incremento a 20% de funcionalizante origina la morfología de partículas alargadas que forman bastones como los obtenidos en la sílice SBA-15. Por otra parte la incorporación del grupo MPTMS en la sílice SBA-15 mediante el método de co-condensación produce sólidos formados mayormente por partículas amorfas y una pequeña población de partículas morfología tipo bastón. El AQE realizado a los sólidos mostró que la cantidad de S en los mismos es mayor para los sólidos de co-condensación que para los sólidos obtenidos por el método de grafting. En estos ultimos, el anclaje del grupo funcional a la sílice se ve afectado por la polaridad del solvente (etanol). La incorporación mejora al utilizar solventes no polares como el tolueno. Los resultados obtenidos de la evaluación catalítica de los sólidos sintetizados en la reacción de esterificación del ácido benzoico con metanol mostraron que los sólidos sintetizados por el método de co-condensación (C-SBA-15%MPAc y C-SBA-20%MPAc) arrojan valores de conversión molar cercanos al 30 % a las 28 horas de tiempo de uso del catalizador, mientras que los sólidos obtenidos vía grafting no presentan actividad en la reacción de esterificación por el bajo nivel de incorporación del grupo tiol.