Cepsa diseña un catalizador para la conversión directa de benceno en fenol
Uno de los procesos más importantes de la industria química es la producción de fenol, ya que este alcohol aromático es un reactivo clave en un gran número de procesos químicos. Actualmente se producen ocho millones de toneladas al año, con una previsión de crecimiento anual del 3-4%, aproximadamente. La síntesis se lleva a cabo mediante la denominada “vía cumeno”, que consta de tres reacciones consecutivas.
Este proceso presenta varios inconvenientes, siendo el principal el rendimiento global de fenol, que apenas alcanza el 25% con respecto al benceno. Además, se genera un intermedio potencialmente peligroso, el hidroperóxidode cumilo (CHP) y acetona como subproducto.
Recientemente, uno de los grupos de investigación de Cepsa ha encontrado que los complejos de TpxCu (NCMe) pueden catalizar la oxidación directa de benceno a fenol usando peróxido de hidrógeno como oxidante, en ausencia de ácido y en condiciones suaves.
Para desarrollar esta metodología, se ha realizado una serie de experimentos en condiciones homogéneas y heterogéneas, usando peróxido de hidrógeno como oxidante con distintos catalizadores.
El objetivo ha sido diseñar un catalizador capaz de convertir directamente el benceno en fenol sin generar intermedios (hidroperóxidode cumilo) ni subproductos(acetona). Los catalizadores se prepararon según la fórmula general TpxCu. Se usó estireno (que es un reactivo más nucleófilo) para comprobar si CHP se puede usar como precursor de un metal –oxo que oxide el benceno.
Se analizó CHP con distintas condiciones de benceno, catalizador y temperatura = Los catalizadores de TpxCu no se pueden usar con CHP a T > Tt.a..
Heterogenización de sistemas homogéneos: se han utilizado materiales poliméricos con TpxCu fijado a cadenas de poliolefinas.
Se ha encontrado un catalizador heterogéneo capaz de oxidar selectivamente el benceno a fenol con una conversión de aproximadamente el 9% (en base al oxidante) y una selectividad de aproximadamente el 99% del fenol (con una conversión menor). Esto se debe a la presencia de iones metálicos, distintos del [TpxCu], ocluidos en el interior del soporte polimérico. Estos iones podrían descomponer el H2O2, reduciendo su rendimiento.
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