Ácido tungstofosfórico soportado sobre óxido de titanio como catalizador en la síntesis de 2-furoato de 2-fenoxietilo en condiciones libre de solvente

Abstract

Un heteropoliácido tipo Keggin se soportó sobre óxido de titanio mediante el método sol-gel, usando urea como agente formador de poros y ácido tungstofosfórico (TPA) como fase activa, con una carga final de 30% TPA (p/p). El mismo se calcinó a 500 °C durante 2 h. El material se caracterizó por diferentes métodos fisicoquímicos, como espectroscopía UV-Visible de reflectancia difusa (UV-Vis DRS), resonancia magnética nuclear de ³¹P (³¹P MAS NMR), espectroscopía Raman con transformada de Fourier (FT-Raman), espectroscopía infrarroja de reflectancia difusa con transformada de Fourier (DRIFT-FT-IR), determinación de acidez mediante titulación potenciométrica con n-butilamina, entre otras. Los resultados de caracterización mostraron evidencia de que el TPA mantiene en gran parte su estructura tipo Keggin y en menor cantidad aparecen especies diméricas y lacunares, hay una importante interacción entre el anión Keggin y la superficie del TiO₂, y la acidez es muy fuerte. El catalizador se evaluó en la síntesis de 2-furoato de 2-fenoxietilo mediante esterificación de ácido 2- furoico con 2-fenoxietanol. Se varió la temperatura de reacción, la relación molar ácido-alcohol y la cantidad de catalizador, encontrando que las condiciones óptimas son: 125 °C, relación molar ácidoalcohol 1:2 y cantidad de catalizador 50 mg por mmol de ácido. Se sugiere que el mecanismo de reacción implica un intermediario protonado del ácido 2-furoico con el que reacciona el alcohol.

A Keggin heteropolyacid was supported on titanium oxide through the sol-gel method by adding urea as pore-forming agent and tungstophosphoric acid (TPA) as active phase with a final concentration of 30% TPA (w/w), and finally annealing at 500 °C for 2h. The obtained material was characterized by multi-techniques, such as diffuse reflectance UV-Visible spectroscopy (UV-Vis DRS), ³¹P nuclear magnetic resonance (³¹P MAS NMR), Fourier transform Raman spectroscopy (FTRaman), diffuse reflectance infrared Fourier transform spectroscopy (DRIFT-FT-IR), acidity estimation by potentiometric titration with n-butylamine, among others. Characterization results showed evidence about the most part of TPA is present as Keggin anion, and lacunar or dimeric species appear in minor amount, an important interaction between Keggin anion and TiO₂ surface exists, and the acidity is very strong. Catalyst was evaluated in the synthesis of 2-phenoxyetil-2- furoate by esterification of 2-furoic acid with 2-phenoxyethanol. The reaction temperature, the molar ratio of acid-alcohol and the catalyst amount were varied, finding that the optimal conditions are: 125 °C, acid-alcohol molar ratio 1:2, and catalyst quantity 50 mg per mmol of acid. It is suggested that the reaction mechanism involves a protonated intermediate of 2-furoic acid with which the alcohol reacts.