Sílices mesoporosas KIT-6 funcionalizadas como catalizadores ácidos para la deshidratación de sorbitol a isosorbida

Abstract

La modificación de sílices mesoporosas mediante la incorporación de heteroátomos (Zr, Al, Ti, entre otros) y/o tratamiento con ácidos minerales es una estrategia atractiva en catálisis heterogénea para la preparación de catalizadores ácidos para una gran variedad de procesos de alto interés industrial. De este modo, los catalizadores SBA-15 funcionalizados con ácido arenosulfónico se han evaluado en la acetalización del heptanal, y para la producción de 5-hidroximetilfurfural a partir de la deshidratación de fructosa se han empleado también catalizadores de SBA-15 funcionalizados con ácido sulfónico. Sus altas conversiones se explican por el carácter hidrofóbico asociado a su estructura organosilícea y a la fortaleza de sus sitios ácidos. En este contexto, la arquitectura de los poros, la concentración y fortaleza de los sitios ácidos son factores importantes, directamente relacionados con el rendimiento catalítico en muchas de las reacciones de interés, como es el caso de la deshidratación de sorbitol a isosorbida. Por lo tanto, el objetivo de este trabajo es el estudio de las propiedades catalíticas de una sílice KIT6 conteniendo diferentes cantidades de circonio, así como la influencia de su posterior sulfatación, en la deshidratación de sorbitol. Los datos de caracterización físico-química y los resultados catalíticos indican que la incorporación de circonio reduce la microporosidad, pero la presencia de sitios ácidos de Brönsted permite alcanzar altas selectividades a isosorbida. Además, se observan variaciones en las propiedades texturales al modificar los tiempos de hidrólisis y envejecimiento. Es posible alcanzar un rendimiento del 52% en isosorbida con catalizadores impregnados a volumen incipiente, a 140 h y después de sólo 3 h de tiempo de reacción.