Acetalización de furfural (FFR) utilizando un catalizador catalitico de Fe (II) y alcoholes primarios como fuente de hidrogeno.

Abstract

El compuesto derivado de la biomasa furfural (FFR) es una excelente plataforma molecular para la producción sustentable de varios compuestos de gran demanda en la industria química. En este sentido, la acetalización del furfural es una ruta mediante la cual se pueden obtener biocompuestos de alto valor agregado como el furfural dietil acetal (FDEA)empleando catalizadores homogéneos, los cuales juegan un rol importante en el proceso. En el presente trabajo de grado, se presenta una nueva metodología sintética para la acetalización catalítica del furfural, un importante derivado de la biomasa lignocelulósica proveniente de residuos de materias vegetales o subproductos de la agricultura. Como resultado de la investigación, se reporta el uso de sales inorgánicas de Fe, Ni y Co como precursores catalíticos para la acetalización de FFR, los cuales se utilizaron en proporciones del 1% mol al 4% mol (moles de precursor/moles de FFR). Bajo las condiciones experimentales ensayadas, los catalizadores evaluados permiten la formación preferencial de FDEA y el contenido de Fe, Ni y Co muestra una gran influencia en la actividad catalítica del sistema. El efecto de los parámetros de reacción como la carga de catalizador, temperatura, tiempo de reacción y proporción molar de FFR/etanol fueron estudiados en la conversión de FFR. Las reacciones se llevaron a cabo hasta 120 ºC, obteniendo rendimientos superiores al 90%, en presencia del precursor catalítico. Las condiciones de reacción fueron optimizadas hasta lograr la conversión cuantitativa de FFR y la obtención del FDEA con un 100% de selectividad, empleando una proporción FFR/etanol de 1:30, una proporción de precursor catalítico FeCl2*4H2O del 1 % mol, durante 24 horas de reacción. Para la caracterización de los productos de reacción obtenidos, se empleó espectroscopía de Infrarrojo (IR) y Cromatografía de Gases Acoplada a Espectrometría de Masas (CG-EM), El análisis espectroscópico permitió contrastar la formación del Furfural Dietil Acetal (FDEA), como producto mayoritario de la reacción de valorización de Furfural (>99%). El FDEA es un producto con un gran valor agregado, el cual es empleado en la industria de sabores y fragancias como potenciadores de aroma y su aplicación como aditivo para combustibles. Estos procesos de acetalización de derivados de la biomasa en presencia de etanol presentaron una alta actividad y selectividad, con lo que se contribuye al desarrollo de metodologías sustentables para la preparación de materias primas de interés para la industria química y en el campo de la biorefinería.