Organocatalisis-polimeros, Diapositivas de Química Inorgánica

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Organocatálisis

Hacia una nueva generación de catalizadores

para la síntesis de polímeros

 (^) La organocatálisis es una rama de la química orgánica. Se basa en el estudio de reacciones orgánicas catalizadas por sustancias puramente orgánicas, es decir, catálisis sin metales. Entre los organocatalizadores más habituales, destacan las aminas, tioureas y derivados de prolina.  (^) Actualmente la organocatálisis constituye un tema de investigación de gran importancia, ya que los procesos desarrollados permiten llevar a cabo reacciones en ausencia de metales contaminantes para el medio ambiente.

Catalizador orgánico: mecanismos de activación.  (^) Un catalizador orgánico puede definirse como un compuesto orgánico con actividad catalítica formado por elementos no metálicos como carbono, hidrógeno, nitrógeno, fósforo o azufre. Para poder sustituir los catalizadores organometálicos por catalizadores orgánicos en reacciones de polimerización debemos demostrar que las propiedades catalíticas de los compuestos orgánicos son al menos equiparables a las de los catalizadores organometálicos.  (^) Como el catalizador orgánico aumenta la velocidad y la selectividad de la reacción mediante diferentes mecanismos de activación, los clasificaremos por mecanismos de activación.

Catalizadores electrofilos

 (^) Se rigen principalmente por un mecanismo de activación electrófila activando un centro electronegativo de una especie (principalmente el oxígeno de un carbonilo) convirtiéndolo en un centro más activo facilitando el posterior ataque de una especie nucleófila.

Super bases  (^) Actúan de forma diferente a los sistemas previamente descritos. Estos compuestos extremadamente básicos son capaces de desprotonar la especie nucleófila generando un compuesto mucho más reactivo que el monómero inicial favoreciendo la reacción con el centro electrófilo.

Catalizadores bifuncionales  (^) La activación simultánea tanto del centro electrófilo como del centro nucleófilo que participan en la reacción de polimerización, es una manera muy efectiva de aumentar la velocidad de polimerización.

1.a) Polimerización por apertura de anillo.  (^) Es sin lugar a dudas el proceso de polimerización en el que el uso de la organocatálisis ha sido más popular en la obtención de poliésteres alifáticos o polilactidas. Además se han utilizado todos los tipos de catalizadores con mayor o menor éxito. Catalizadores electrófilos. Catalizadores nucleofilos. Super bases. Catalizadores bifuncionales.

1.b) Polimerización por transferencia de grupo.  (^) La polimerización por transferencia de grupo o GTP es un método de polimerización pseudo-aniónica viva o controlada para la obtención de acrilatos y metacrilatos.

2.a) Despolimerización y reciclado químico del PET  (^) El reciclado de materiales plásticos tiene un papel importante en la reducción de la contaminación y el ahorro de los recursos provenientes del petróleo. El PET es el poliéster más utilizados en aplicaciones como fibras de ropa, tejidos, películas de embalaje, contenedores de alimentos, y botellas de bebidas. Tradicionalmente el PET se sintetiza utilizando catalizadores organometálicos (Sn, Ti) y se recicla mediante un proceso mecánico.  (^) Los residuos metálicos procedentes del catalizador permanecen activos en el polímero durante el reciclado mecánico y hacen que propiedades físicas como la transparencia o la viscosidad intrínseca se vean drásticamente afectadas. Es por esto que el PET reciclado o de segunda generación, no posee las mismas propiedades que el de partida y no se puede reutilizar para la fabricación de botellas nuevas. Generalmente este PET de segunda generación se utiliza para fabricar productos como fibras de alfombra o se convierte en un material inservible y termina en el vertedero.

Síntesis de poliuretanos y Policondensación de benzoínas.  (^) Los poliuretanos constituyen el 5% de la producción mundial de polímeros ya que debido a su versatilidad son utilizados en numerosas aplicaciones como espumas, adhesivos, recubrimientos, fibras, etc. Los poliuretanos se preparan generalmente a partir de la adición de polioles y poliisocianatos en presencia de un catalizador utilizando casi en su totalidad catalizadores de estaño.  (^) Un estudio realizado por el grupo de Taton reveló que las carbenos heterocíclicos pueden catalizar la reacción pero con limitaciones en el peso molecular del poliuretano final.