Soportes nanoestructurados de PVA funcionalizados con un organocatalizador base pirrolilquinona-tetrazol

Abstract

Some active organic molecules are efficient catalysts in selective oxidation reactions of organic compounds, reactions that have been a challenge in chemical synthesis. Organocatalysis has focused on the new efficient metal-free catalysts development in relation to the yield and selectivity they provide, and those are capable of promoting a transformation inferior using quantities to stoichiometric quantities. Recently, the team work of molecular design, synthesized a new organic molecule that has a tetrazole heterocyclic nucleus, constituent of a large number of drugs, also, it contains a pyrrolyl-quinone structure, with catalytic activity in oxidative transformations. However, the complicated and expensive synthesis, and the fact that it is not recoverable from the reaction medium once it is used as a catalyst, it has led to the search for strategies for its recovery and reuse, as a catalyst to carry out a sustainable process. In this context, the present research project presents the immobilization of this catalyst in a nanostructured PVA support as an outstanding strategy for these problems. This polymer was chosen like a support material because it is highly electrostatic, which implies that it is possible to generate collections of nanofibers with a good quality, through the electrospinning process. The immobilization of the organocatalyst is achieved by using a modification in the structure of the synthesized compound for its coupling to the base support of PVA, where the functional group of p-bromo benzaldehyde was substituted by 4-formylphenyl boronic acid to promote the formation of a boronic ester with PVA; achieving this covalent anchoring to PVA nanofibers. The catalytic activity of the heterogeneous catalyst was verified in an oxidative amidation reaction. The organocatalyst supported in the polymeric nanostructure favored the reaction yield of having traces at an average yield of 35% to 41%, it was used in 4 catalytic cycles, which has shown that the catalyst is not only reusable, but also is more efficient once supported on PVA nanofiber support.

Algunas moléculas orgánicas activas son catalizadores eficientes en reacciones de oxidación selectiva de compuestos orgánicos, reacciones que ha sido un desafío en la síntesis química. La organocatálisis se ha centrado en el desarrollo de nuevos catalizadores libres de metal eficientes en relación con el rendimiento y la selectividad que proporcionan, capaces de promover una transformación utilizando cantidades inferiores a las estequiométricas. Recientemente, en el equipo de trabajo de diseño molecular sintetizo una nueva molécula orgánica que posee un núcleo heterocíclico de tetrazol, constituyente de una gran cantidad de fármacos, además de contener una estructura de pirrolil-quinona, con actividad catalítica en transformaciones oxidativas. Sin embargo, su alto costo, su complicada y costosa síntesis, y el hecho que no es recuperable del medio de reacción una vez que se emplea como catalizador, ha llevado a la búsqueda de estrategias para su recuperación y reutilización como catalizador para llevar a cabo un proceso sustentable. En este contexto, el presente proyecto de investigación, presenta la inmovilización de este catalizador en un soporte nanoestructurado de PVA como una estrategia destacada para estos problemas. Se eligió este polímero como material de soporte porque que es altamente electrohilable, lo que implica que es posible generar colecciones de nanofibras de buena calidad mediante el proceso de electrohilado. Se logró la inmovilización del organocatalizador empleando una modificación en la estructura del compuesto sintetizado para lograr su acoplamiento al soporte base PVA, donde el grupo funcional del p-bromo benzaldehído, fue sustituido por el ácido 4-formilfenil-borónico para promover la formación de un éster borónico con el PVA; logrando su anclaje covalente a las nanofibras de PVA. La actividad catalítica del catalizador heterogéneo obtenido, se verifico en una reacción de amidación oxidativa. El organocatalizador soportado en la nanoestructura polimérica favoreció el incremento en el rendimiento de reacción de tener trazas a un rendimiento promedio de 35% al 41% al emplearlo en 4 ciclos catalíticos, lo que ha demostrado que el catalizador no solo es reutilizable, si no es más eficiente una vez estando soportado en el soporte de nanofibras de PVA.