| TAZ-TFG-2022-4750 |
Estudio teórico del ciclo catalítico de la reacción de Ullmann de clorobenceno catalizada por Pd(0)
Valién Larrosa, Luis Aarón
Salvatella Ibáñez, Luis (dir.)
Universidad de Zaragoza,
CIEN,
2022
Graduado en Química
Resumen: La transformación de los residuos de 1,2,3,4,5,6-hexaclorociclohexano (HCH) procedentes de la síntesis de lindano a compuestos menos peligrosos y de valor añadido mediante un método económicamente asequible, supone un reto para la investigación química.
Uno de los tratamientos eficaces para la degradación de estos residuos pasa por la deshidrocloración de los HCH en medio básico, para generar diferentes triclorobencenos. Estos triclorobencenos se pueden tratar con un reductor sobre un catalizador de paladio para obtener benceno. Esta reacción se conoce como hidrodescloración.
La obtención de benceno por hidrodescloración compite con la reacción de acoplamiento de Ullmann, que produce bifenilos y otros derivados de escaso valor añadido.
Para llevar a cabo el estudio teórico de estas dos reacciones, se ha planteado un estudio teórico en el que se usa metanol como reductor, clorobenceno en lugar de triclorobencenos y un átomo de paladio para representar un catalizador más complejo.
Para la realización de los cálculos se ha utilizado el programa de cálculo computacional Gaussian 09, con el funcional de densidad M06-L y la base 6-31G(d,p) para todos los átomos, excepto para el paladio, para el que se ha utilizado la base LANL2DZ con seudopotencial LANL2. Con estas herramientas se llevaron a cabo los cálculos de optimización de los mínimos de energía y se determinaron los estados de transición. Con los datos recogidos se crearon los perfiles de las reacciones.
Los resultados obtenidos en el estudio computacional de los ciclos mediante el modelo propuesto, han permitido comprender la competencia entre ambos y extraer conclusiones que pueden favorecer la hidrodescloración frente al homoacoplamiento.
En el estudio se comprobó que la etapa 2 de los ciclos determina qué camino toma la reacción, y que para favorecer el ciclo del benceno frente al del bifenilo hay que aplicar medio básico en dicha etapa.
Uno de los tratamientos eficaces para la degradación de estos residuos pasa por la deshidrocloración de los HCH en medio básico, para generar diferentes triclorobencenos. Estos triclorobencenos se pueden tratar con un reductor sobre un catalizador de paladio para obtener benceno. Esta reacción se conoce como hidrodescloración.
La obtención de benceno por hidrodescloración compite con la reacción de acoplamiento de Ullmann, que produce bifenilos y otros derivados de escaso valor añadido.
Para llevar a cabo el estudio teórico de estas dos reacciones, se ha planteado un estudio teórico en el que se usa metanol como reductor, clorobenceno en lugar de triclorobencenos y un átomo de paladio para representar un catalizador más complejo.
Para la realización de los cálculos se ha utilizado el programa de cálculo computacional Gaussian 09, con el funcional de densidad M06-L y la base 6-31G(d,p) para todos los átomos, excepto para el paladio, para el que se ha utilizado la base LANL2DZ con seudopotencial LANL2. Con estas herramientas se llevaron a cabo los cálculos de optimización de los mínimos de energía y se determinaron los estados de transición. Con los datos recogidos se crearon los perfiles de las reacciones.
Los resultados obtenidos en el estudio computacional de los ciclos mediante el modelo propuesto, han permitido comprender la competencia entre ambos y extraer conclusiones que pueden favorecer la hidrodescloración frente al homoacoplamiento.
En el estudio se comprobó que la etapa 2 de los ciclos determina qué camino toma la reacción, y que para favorecer el ciclo del benceno frente al del bifenilo hay que aplicar medio básico en dicha etapa.
Tipo de Trabajo Académico: Trabajo Fin de Grado
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