Estudio de la obtención de mentol a partir de citronelal y citral con catalizadores de zirconia sulfatada - Barrales Cortés, César Augusto (Universidad Autónoma Metropolitana, 2014)
La presente investigación establece como objetivo obtener sólidos con propiedades ácidas utilizados como soportes para níquel como catalizador, y llevar a cabo la reacción en una etapa de citral y (±)-citronelal para la obtención de mentol. Los sólidos ácidos considerados en este trabajo están comprendidos de óxido de zirconio o zirconia modificados con sulfatos (ZrSx), en donde se varía la composición de los sulfatos (x=variación de la relación molar S/Zr) y así observar el efecto que tiene sobre el tipo, la acidez y la cantidad de sitios ácidos en estos materiales. A su vez se analiza el efecto de la adición de sulfatos en las propiedades fisicoquímicas de los materiales sólidos y en la actividad catalítica para la reacción de isomerización-ciclización de citronelal. Se utilizó el método sol-gel para obtener zirconia sulfatada variando la relación molar de S/Zr en 0.1, 0.2 y 0.5 usando H₂SO₄ como catalizador de síntesis y agente sulfatante. Por el método de impregnación húmeda incipiente se adicionó Ni a la zirconia sulfatada para evaluar la actividad catalítica en la obtención de mentol en una sola etapa a partir de citronelal. Se utilizaron mezclas mecánicas de Ni/SiO₂ y zirconia sulfatada, con diferentes composiciones de la mezcla, para evaluar la actividad catalítica de la zirconia sulfatada en la obtención de mentol a partir de citral. El efecto de los parámetros de estudio sobre las propiedades de los sólidos resultantes se examinó con las siguientes técnicas de caracterización: ATD-ATG, DRX, FTIR de piridina, fisisorción de N2, quimisorción de H₂. Los resultados muestran que la adición de sulfatos a la zirconia le otorga estabilidad térmica a la fase amorfa cuando la zirconia sulfatada se calcina a 450 °C. La variación de la relación S/Zr le concede distintas características ácidas a la zirconia sulfatada, donde existe una variación en la relación entre sitios ácidos Lewis y Brønsted con respecto a la cantidad de S. La actividad catalítica de zirconia sulfatada en la ciclización de citronelal se ve modificada por la relación de sitios ácidos Lewis/Brønsted, ya que cuando existe mayor cantidad de sitios ácidos Lewis, la actividad es menor con respecto a los materiales con cantidad mayor de sitios ácidos Brønsted. En la obtención de mentol a partir de citronelal se obtuvieron resultados destacados con los materiales de Ni/ZrS2 y NiZrS2. Estos materiales permiten una alta actividad catalítica y una selectividad de la mezcla de mentoles de 100%. En estos materiales no se utiliza un tratamiento de reducción de Ni y se observa que la fase de níquel no reducida presente en los materiales es funcional para la reacción de hidrogenación de isopulegol. Las mezclas mecánicas de Ni/SiO₂+ZrS2 permiten obtener altas conversiones y altas selectividades de mentoles, pero una proporción alta de ZrS2 lleva la reacción en su etapa inicial a la producción de compuestos no deseados de la ciclización de citral. La relación que otorgo mayor rendimiento hacia mentoles fue la mezcla mecánica Ni/SiO₂+ZrS2 90:10.