La producción de 1-buteno mediante dimerización de etileno es uno de los pocos procesos industriales que emplea catálisis homogénea debido a su alta selectividad. a pesar de las enormes cantidades de activadores y disolventes necesarios. Ahora, un nuevo trabajo de la Universidad del País Vasco (UPV / EHU), en colaboración con el grupo López del Instituto de Investigaciones Químicas de Cataluña (ICIQ) y RTI International, muestra una alternativa más sostenible a través de marcos metalorgánicos (MOF), una familia de materiales porosos formada por nodos metálicos conectados a través de ligandos orgánicos.

Los científicos demuestran que los MOF personalizados bajo regímenes de condensación catalizan la dimerización de etileno a 1-buteno con alta selectividad y estabilidad en ausencia de activadores y solventes. La investigación, publicado en Comunicaciones de la naturaleza , abre nuevas vías para desarrollar catalizadores heterogéneos robustos para una amplia variedad de reacciones en fase gaseosa.

Los investigadores diseñaron defectos en el MOF (Ru) HKUST-1 sin comprometer la estructura del marco a través de dos estrategias:un enfoque de intercambio de ligando convencional durante la síntesis de MOF, y un enfoque térmico post-sintético pionero. Luego, los investigadores caracterizaron los defectos, que se ha demostrado que son catalíticamente activos para la dimerización de etileno.

Gracias a los recursos computacionales del Barcelona Supercomputing Center (BSC), los investigadores pudieron simular sistemas MOF realistas para caracterizar los defectos y calcular el mecanismo de reacción. Descubrieron que los centros metálicos insaturados inducidos por defectos impulsan la actividad, mientras que la naturaleza bimetálica del nodo controla la selectividad. Después de probar el rendimiento catalítico del sistema, A continuación, mejoraron la reciclabilidad y la robustez del catalizador a través de una condición crucial:la condensación intraporo.

La producción de 1-buteno a través de la dimerización de etileno se produce en fase gaseosa. Cuando la reacción ocurre a baja presión de reactivo, algunos sitios catalíticos se desactivan debido a la coordinación de oligómeros. Pero a medida que aumenta la presión, las moléculas de reactivo pueden condensarse dentro de los poros del material. Tal efecto de concentración evita la desactivación mejorando así la estabilidad del catalizador.

Los siguientes pasos del proyecto involucrarían el uso de catalizadores MOF basados ​​en metales de transición de primera fila, así como la aplicación de la nueva estrategia de condensación intraporo a otras reacciones en fase gaseosa.