Gracia Barberán, Sara
Mayoral Murillo, José Antonio (dir.) ; Pires Ezquerra, María Elisabet (dir.)
Universidad de Zaragoza,
2025
Resumen: Uno de los principales pilares de la química sostenible es la sustitución de los disolventes orgánicos convencionales derivados del petróleo, ampliamente utilizados, pero que se caracterizan por su elevada toxicidad, inflamabilidad y escasa biodegradabilidad. Esta problemática ha impulsado la búsqueda de nuevos disolventes de origen renovable.
Entre los disolventes de origen renovable, destacan, entre otros, los disolventes biobasados, los disolventes eutécticos (DES) o los líquidos iónicos (LIs). En concreto los LIs han suscitado un gran interés debido a sus propiedades únicas, como su baja presión de vapor, alta estabilidad térmica y versatilidad química. Sin embargo, muchos de los LIs tradicionales presentan problemas de toxicidad, escasa biodegradabilidad y síntesis complejas, lo que limita su aplicación.
Ante estas limitaciones, han surgido los LIs biobasados. Estos LIs, sintetizados a partir de materias primas renovables, pretenden solventar los problemas de toxicidad, manteniendo al mismo tiempo las ventajas de los LIs convencionales.
Una de las moléculas de partida más interesantes para la preparación de estos nuevos disolventes es el glicerol, materia prima renovable que se obtiene fácilmente de los aceites vegetales.
Por todo ello, el primer objetivo de la presente tesis ha sido la síntesis de una familia de líquidos iónicos a partir de moléculas plataforma derivadas de glicerol, como los glícidil éteres y la epiclorhidrina. Una vez sintetizados, purificados y caracterizados, se han determinado sus principales propiedades fisicoquímicas entre las que se incluyen la estabilidad térmica, los puntos de fusión y transiciones vítreas, densidad, viscosidad, conductividad iónica, índice de refracción y miscibilidad con diversos disolventes orgánicos. Se ha demostrado que las variaciones en la longitud de la cadena alquílica del catión, y en mayor medida la naturaleza de anión, conllevan a modificaciones significativas en las propiedades fisicoquímicas de los LIs. Estos resultados ponen de manifiesto el carácter modulable de estos compuestos, evidenciando que pueden ser considerados disolventes de diseño, ya que es posible ajustar sus características en función de las necesidades específicas de cada aplicación.
En este contexto, se ha abordado el estudio de distintas aplicaciones no sólo de estos nuevos LIs sino también de otros disolventes derivados de glicerol, como son los éteres y los DES, cuya síntesis ya se había estudiado previamente en el Grupo de Catálisis Heterogénea en Síntesis Orgánicas Selectivas, en el cual se ha desarrollado el presente trabajo.
El segundo objetivo de la tesis se ha centrado en la aplicación de estos disolventes en la preparación de sistemas catalíticos homogéneos recuperables basados en nanopartículas de paladio. Estos sistemas han sido aplicados tanto en la reacción de homoacoplamiento de yodobenceno, así como en la reacción de arilación directa entre 3,4-etilendioxitiofeno y bromobenceno, obteniéndose resultados prometedores en términos de rendimiento y reciclabilidad del catalizador.
El tercer y último objetivo ha consistido en explorar la capacidad de estos disolventes para la solubilización de compuestos de interés farmacológico, en concreto ácidos hidroxicinámicos, flavonoides y atiinflamatorios no esteroides (AINEs). Los estudios experimentales se han complementado con predicciones computaciones empleando el software COSMO-RS, lo que ha permitido obtener una mejor comprensión de los mecanismos de solubilización.
En conclusión, esta tesis contribuye al desarrollo de disolventes renovables y sostenibles, derivados del glicerol, con propiedades modulables y aplicaciones versátiles en catálisis y solubilización, permitiendo así el avance hacia una química más respetuosa con el medio ambiente.
Resumen (otro idioma):
Entre los disolventes de origen renovable, destacan, entre otros, los disolventes biobasados, los disolventes eutécticos (DES) o los líquidos iónicos (LIs). En concreto los LIs han suscitado un gran interés debido a sus propiedades únicas, como su baja presión de vapor, alta estabilidad térmica y versatilidad química. Sin embargo, muchos de los LIs tradicionales presentan problemas de toxicidad, escasa biodegradabilidad y síntesis complejas, lo que limita su aplicación.
Ante estas limitaciones, han surgido los LIs biobasados. Estos LIs, sintetizados a partir de materias primas renovables, pretenden solventar los problemas de toxicidad, manteniendo al mismo tiempo las ventajas de los LIs convencionales.
Una de las moléculas de partida más interesantes para la preparación de estos nuevos disolventes es el glicerol, materia prima renovable que se obtiene fácilmente de los aceites vegetales.
Por todo ello, el primer objetivo de la presente tesis ha sido la síntesis de una familia de líquidos iónicos a partir de moléculas plataforma derivadas de glicerol, como los glícidil éteres y la epiclorhidrina. Una vez sintetizados, purificados y caracterizados, se han determinado sus principales propiedades fisicoquímicas entre las que se incluyen la estabilidad térmica, los puntos de fusión y transiciones vítreas, densidad, viscosidad, conductividad iónica, índice de refracción y miscibilidad con diversos disolventes orgánicos. Se ha demostrado que las variaciones en la longitud de la cadena alquílica del catión, y en mayor medida la naturaleza de anión, conllevan a modificaciones significativas en las propiedades fisicoquímicas de los LIs. Estos resultados ponen de manifiesto el carácter modulable de estos compuestos, evidenciando que pueden ser considerados disolventes de diseño, ya que es posible ajustar sus características en función de las necesidades específicas de cada aplicación.
En este contexto, se ha abordado el estudio de distintas aplicaciones no sólo de estos nuevos LIs sino también de otros disolventes derivados de glicerol, como son los éteres y los DES, cuya síntesis ya se había estudiado previamente en el Grupo de Catálisis Heterogénea en Síntesis Orgánicas Selectivas, en el cual se ha desarrollado el presente trabajo.
El segundo objetivo de la tesis se ha centrado en la aplicación de estos disolventes en la preparación de sistemas catalíticos homogéneos recuperables basados en nanopartículas de paladio. Estos sistemas han sido aplicados tanto en la reacción de homoacoplamiento de yodobenceno, así como en la reacción de arilación directa entre 3,4-etilendioxitiofeno y bromobenceno, obteniéndose resultados prometedores en términos de rendimiento y reciclabilidad del catalizador.
El tercer y último objetivo ha consistido en explorar la capacidad de estos disolventes para la solubilización de compuestos de interés farmacológico, en concreto ácidos hidroxicinámicos, flavonoides y atiinflamatorios no esteroides (AINEs). Los estudios experimentales se han complementado con predicciones computaciones empleando el software COSMO-RS, lo que ha permitido obtener una mejor comprensión de los mecanismos de solubilización.
En conclusión, esta tesis contribuye al desarrollo de disolventes renovables y sostenibles, derivados del glicerol, con propiedades modulables y aplicaciones versátiles en catálisis y solubilización, permitiendo así el avance hacia una química más respetuosa con el medio ambiente.
Resumen (otro idioma):
Pal. clave: química orgánica
Titulación: Programa de Doctorado en Química Orgánica
Plan(es): Plan 494
Área de conocimiento: Ciencias
Nota: Presentado: 24 10 2025
Nota: Tesis-Univ. Zaragoza, , 2025
Aportación del TFG/M a la Sostenibilidad: Asegurar el acceso a energías asequibles, fiables, sostenibles y modernas para todos. Desarrollar infraestructuras resilientes, promover la industrialización inclusiva y sostenible, y fomentar la innovación. Garantizar las pautas de consumo y de producción sostenibles.
Fecha de embargo : 2027-10-24
Enlace permanente:
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Registro creado el 2025-12-02, última modificación el 2025-12-02
