Disolventes biobasados derivados de glicerol: Síntesis, propiedades y aplicaciones
- Autores: Alejandro Leal Duaso
- Directores de la Tesis: Elisabet Pires Ezquerra (dir. tes.), José Ignacio García Laureiro (dir. tes.)
- Lectura: En la Universidad de Zaragoza ( España ) en 2020
- Idioma: español
- Tribunal Calificador de la Tesis: José María Fraile Dolado (presid.), Daniel Pla Queral (secret.), Beatriz Giner Parache (voc.)
- Programa de doctorado: Programa de Doctorado en Química Orgánica por la Universidad de Zaragoza
- Materias:
- Enlaces
- Tesis en acceso abierto en: Zaguán
- Resumen
El desarrollo de nuevos disolventes es una parte muy importante para la mejora de la sostenibilidad en todo tipo de procesos químicos. A lo largo de esta tesis doctoral se describen en primer lugar una serie de nuevas metodologías sintéticas optimizadas para la preparación de las cuatro principales familias de éteres derivados de glicerol (monoéteres, diéteres simétricos, diéteres no simétricos y triéteres), con el fin de disponer de vías de acceso a nuevos disolventes biobasados. Las estrategias sintéticas desarrolladas se basan en el uso de sustratos derivados de glicerol y por tanto de origen renovable, de la catálisis para maximizar la eficiencia y selectividad en la síntesis, y condiciones suaves de reacción evitando el uso de reactivos peligrosos o tóxicos. Además, se hace hincapié en la evaluación de la sostenibilidad de las síntesis, mediante el cálculo de métricas verdes, en el escalado de los métodos para garantizar que éstos puedan ser implementados fácilmente a escala industrial, y en los estudios computacionales que permiten explicar los mecanismos de reacción. Los métodos de síntesis propuestos han sido también aplicados para la preparación de fármacos derivados de glicerol como guaifenesina, mefenesina y precursores de compuestos beta-bloqueantes.
En segundo lugar, se describe la preparación, características, estabilidad y escalado de nuevos disolventes de tipo eutéctico (DES y LTTMs) preparados por combinación de los éteres de glicerol sintetizados y dos sales de amonio biobasadas, concretamente los cloruros de colina y N,N,N-trietil-2,3-dihidroxipropan-1-aminio, el cual ha sido utilizado por primera vez para este propósito generando DES con ambos componentes derivados de glicerol.
A continuación, y disponiendo de casi 70 disolventes derivados de glicerol, se han caracterizado espectroscópica-mente y se han determinado más de 30 propiedades físico-químicas y toxicológicas para todos los disolventes en un amplio rango de temperaturas. Entre dichas propiedades se encuentran parámetros físicos de polaridad (permitividad, momento dipolar, refracción...), parámetros solvatocrómicos de polaridad, propiedades físico-mecánicas (densidad, viscosidad, tensión superficial), volatilidad, estabilidad, coeficientes caloríficos y volumétricos, conductividad, etc. Todos los datos espectroscópicos, físicos y químicos se recogen en fichas de disolventes, incluyéndose además la discusión de las variadas tendencias que presentan las propiedades de los disolventes en función de su estructura o sustitución, los parámetros de ajuste de cada propiedad con la temperatura (permitiendo su estimación a cualquier temperatura de trabajo), una serie de mapas bidimensionales de correlación de propiedades que demuestran la utilidad de los disolventes preparados como candidatos para la sustitución de disolventes convencionales o problemáticos, y finalmente la clasificación de los nuevos disolventes.
En último lugar, se demuestra la aplicabilidad de los disolventes preparados a través de su aplicación en la síntesis y estabilización de sistemas catalíticos basados en nanopartículas de paladio, que a su vez se utilizan con excelentes resultados en reacciones catalíticas de acoplamiento o de hidrogenación, entre otras. Finalmente se mencionan las colaboraciones surgidas para la aplicación de los disolventes de la tesis como hidrótropos, precursores sintéticos o medios de reacción.
