Hacia catalizadores de poros grandes
Cualquiera con conocimientos básicos de química (o incluso que haya incursionado un poco en la cocina) sabe que muchas reacciones pueden acelerarse calentando o removiendo la mezcla. No obstante, generalmente se necesitan catalizadores para acelerar significativamente las reacciones y producir compuestos químicos a escala industrial. Cada vez se utilizan más materiales de tipo zeolita microporosos ecológicos en lugar de catalizadores más potentes en el proceso de síntesis química, especialmente en la producción petroquímica. Su síntesis generalmente requiere de la adición de agentes directores de la estructura (SDA) para orientar la cristalización. El tratamiento químico de sustratos moleculares más grandes comunes a las industrias farmacéuticas y de sustancias químicas finas se basa en gran medida en catalizadores de poro extra grande, pero aumentar el tamaño del poro de los materiales zeolíticos supone un gran reto. Los científicos buscaron una solución a este inconveniente en el marco del proyecto financiado por la Unión Europea NEWSDASFORALPOS (Use of newly designed organic molecules as large and efficient structure directing agents for the synthesis of microporous aluminophosphates). El punto crucial del problema ha sido aumentar el tamaño de los SDA para aumentar el tamaño del poro, pues la eficiencia de los SDA en cuanto a dirigir la formación del marco disminuye a medida que aumenta el tamaño de la molécula. El equipo combinó dos importantes oportunidades: aluminofosfatos microporosos (AIPO) como alternativa prometedora a los zeolitas por su naturaleza hidrofílica, y el uso de química supramolecular con el fin de permitir el autoensamblado de grandes SDA hidrofílicos. Las interacciones hidrofílicas entre SDA y AIPO pueden mejorar la eficiencia de la dirección de la formación del marco. Los SDA hidrofílicos también pueden interactuar con moléculas de agua, formando agregados que generan poros incluso más grandes. Los científicos así se propusieron desarrollar SDA hidrofílicos grandes específicos para los marcos de AIPO. Las aminas aromáticas pueden autoensamblarse en agregados multimoleculares por interacciones intermoleculares entre los anillos, proporcionando una vía para aumentar el tamaño de los SDA. Se sintetizaron y estudiaron muchos SDA, dando lugar a diferentes estructuras marco. Por primera vez, se observó un marco basado en un autoensamblado supramolecular muy resistente. Los científicos identificaron factores químicos que rigen la química supramolecular de las aminas aromáticas y comprendieron la forma en la que estos procesos químicos controlan la actividad directora de la estructura de los SDA formados. De este modo, el equipo de trabajo de NEWSDASFORALPOS ha allanado el terreno para el diseño racional de SDA autoensamblados nuevos y eficientes para los catalizadores AIPO, agilizando su desarrollo.
Palabras clave
Catalizadores, microporoso, zeolita, agentes directores de la estructura, aluminofosfatos microporosos