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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 grandes áreas superficiales, funcionalidad superficial y grandes planos basales aromáticos . La carbocatálisis se puede distinguir de la catálisis soportada (como el paladio sobre carbono ) en que no hay metales presentes o, si hay metales presentes, no son las especies activas.

A partir de 2010, los mecanismos de reactividad no se comprenden bien. [ cita requerida ]

Uno de los ejemplos más comunes de carbocatálisis es la deshidrogenación oxidativa del etilbenceno a estireno , descubierta en la década de 1970. [1] También en el proceso industrial de deshidrogenación (no oxidativa) del 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 utilizando hidrazina y grafito como catalizador.

El descubrimiento de alótropos de carbono nanoestructurados como los nanotubos de carbono , [3] los fulerenos , [4] o el grafeno [5] promovió desarrollos posteriores. Los nanotubos de carbono oxidados se utilizaron para deshidrogenar n-butano a 1-buteno , [6] y para oxidar selectivamente la acroleína a ácido acrílico . [7] Los fulerenos 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 aldehídos / cetonas correspondientes (mostrados en la imagen), la hidratación de alquinos y la oxidación de alquenos . [9]

Referencias

  1. ^ Alkhazov, TG; Lisovskii, AE; Gulakhmedova, T. Kh. (1979). "Deshidrogenación oxidativa de etilbenceno sobre un catalizador de carbón". React. Kinet. Catal. Lett . 12 (2): 189–193. doi :10.1007/BF02071909.
  2. ^ Byung, HH; Dae, HS; Sung, YC (1985). "Reducción catalizada por grafito de compuestos nitro aromáticos y alifáticos con hidrato de hidrazina". Tetrahedron Lett . 26 (50): 6233–6234. doi :10.1016/S0040-4039(00)95060-3.
  3. ^ Iijima, S. (1991). "Microtúbulos helicoidales de carbono grafítico". Nature . 354 (6348): 56–58. Código Bibliográfico :1991Natur.354...56I. doi :10.1038/354056a0.
  4. ^ Kroto, HW; Heath, JR; O'Brien, SC; Curl, RF; Smalley, RE (1985). "C 60 : Buckminsterfullereno". Nature . 318 (6042): 162–163. Código Bibliográfico :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 modificados superficialmente catalizan la deshidrogenación oxidativa de n-butano" (PDF) . Science . 322 (5898): 73–77. Bibcode :2008Sci...322...73Z. doi :10.1126/science.1161916. hdl : 11858/00-001M-0000-0010-FE91-E . PMID  18832641.
  7. ^ Frank, B.; Blume, R.; Rinaldi, A.; Trunschke, A.; Schlögl, R. (2011). "Catálisis de inserción de oxígeno por carbono sp2". Angew. Chem. Int. 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 a la del catalizador de metal noble". J. Am. Chem. Soc . 131 (45): 16380–16382. doi :10.1021/ja9061097. PMID  19845383.
  9. ^ Dreyer, DR; Jia, H.-P.; Bielawski, CW (2010). "Óxido de grafeno: un carbocatalizador conveniente para facilitar las reacciones de oxidación e hidratación". Angew. Chem. Int. Ed . 49 (38): 6813–6816. doi :10.1002/anie.201002160. PMID  20602388.

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