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Carbocatálisis

subtítulo
Oxidación carbocatalizada de alcoholes a aldehídos utilizando óxido de grafeno (GO).

La carbocatálisis es una forma de catálisis que utiliza materiales de carbono heterogéneos para la transformación o síntesis de sustratos orgánicos o inorgánicos. Los catalizadores se caracterizan por sus altas áreas superficiales, funcionalidad superficial y grandes planos basales aromáticos . La carbocatálisis se puede distinguir de la catálisis soportada (como paladio sobre carbono ) en que no hay metal presente o, si hay metales, no son la especie activa.

En 2010, los mecanismos de reactividad no se comprenden bien. [ cita necesaria ]

Uno de los ejemplos más comunes de carbocatálisis es la deshidrogenación oxidativa de etilbenceno a estireno descubierta en la década de 1970. [1] También en el proceso industrial de deshidrogenación (no oxidativa) de etilbenceno, el catalizador de óxido de hierro promovido por potasio se recubre con una capa de carbono como fase activa. En otro ejemplo temprano, [2] una variedad de nitrobencenos sustituidos se redujeron a la anilina correspondiente usando hidrazina y grafito como catalizador.

El descubrimiento de alótropos de carbono nanoestructurados, como los nanotubos de carbono , [3] los fullerenos , [4] o el grafeno [5], impulsó nuevos desarrollos. Se utilizaron nanotubos de carbono oxidados para deshidrogenar n-butano a 1-buteno , [6] y para oxidar selectivamente acroleína a ácido acrílico . [7] Los fullerenos se utilizaron en la reducción catalítica de nitrobenceno a anilina en presencia de H 2 . [8] El óxido de grafeno se utilizó como carbocatalizador para facilitar la oxidación de alcoholes a los correspondientes aldehídos / cetonas (que se muestran en la imagen), la hidratación de alquinos y la oxidación de alquenos . [9]

Referencias

  1. ^ Aljázov, TG; Lisovskii, AE; Gulakhmedova, T. Kh. (1979). "Deshidrogenación oxidativa de etilbenceno sobre un catalizador de carbón". Reaccionar. Cinet. Catalán. Lett . 12 (2): 189-193. doi :10.1007/BF02071909.
  2. ^ Byung, HH; Dae, HS; Cantado, YC (1985). "Reducción catalizada por grafito de compuestos nitro aromáticos y alifáticos con hidrato de hidracina". Tetraedro Lett . 26 (50): 6233–6234. doi :10.1016/S0040-4039(00)95060-3.
  3. ^ Iijima, S. (1991). "Microtúbulos helicoidales de carbono grafítico". Naturaleza . 354 (6348): 56–58. Código Bib :1991Natur.354...56I. doi :10.1038/354056a0.
  4. ^ Kroto, HW; Heath, JR; O'Brien, Carolina del Sur; Rizo, RF; Smalley, RE (1985). "C 60 : Buckminsterfullereno". Naturaleza . 318 (6042): 162–163. Código Bib :1985Natur.318..162K. doi :10.1038/318162a0.
  5. ^ Novoselov, KS; Geim, Alaska; Morózov, SV; Jiang, D.; Zhang, Y.; Dubonos, SV; Grigorieva, IV; Firsov, AA (2004). "Efecto de campo eléctrico en películas de carbono atómicamente delgadas". Ciencia . 306 (5696): 666–669. arXiv : cond-mat/0410550 . Código Bib : 2004 Ciencia... 306..666N. doi : 10.1126/ciencia.1102896. PMID  15499015.
  6. ^ Zhang, J.; Liu, X.; Blume, R.; Zhang, A.; Schlögl, R.; Su, DS (2008). "Los nanotubos de carbono de superficie modificada catalizan la deshidrogenación oxidativa de n-butano" (PDF) . Ciencia . 322 (5898): 73–77. Código Bib : 2008 Ciencia... 322... 73Z. doi : 10.1126/ciencia.1161916. hdl : 11858/00-001M-0000-0010-FE91-E . PMID  18832641.
  7. ^ Frank, B.; Blume, R.; Rinaldi, A.; Trunschke, A.; Schlögl, R. (2011). "Catálisis por inserción de oxígeno mediante carbono sp2". Angélica. Química. En t. Ed . 50 (43): 10226–10230. doi : 10.1002/anie.201103340 . hdl : 11858/00-001M-0000-0012-0B9A-8 . PMID  22021211.
  8. ^ Li, B.; Xu, Z. (2009). "Un catalizador no metálico para la activación de hidrógeno molecular con capacidad de hidrogenación catalítica comparable al catalizador de metales nobles". Mermelada. Química. Soc . 131 (45): 16380–16382. doi :10.1021/ja9061097. PMID  19845383.
  9. ^ Dreyer, DR; Jia, HP; Bielawski, CW (2010). "Óxido de grafeno: un carbocatalizador conveniente para facilitar las reacciones de oxidación e hidratación". Angélica. Química. En t. Ed . 49 (38): 6813–6816. doi :10.1002/anie.201002160.

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