Determinación del rendimiento de la reacción de epoxidación de citral por vía electroquímica empleando un catalizador tipo manganeso-salen (Mn-SALEN)

Abstract

El citral (C10H16O) es un monoterpeno de gran importancia dentro de la química industrial y aplicativa, siendo empleado en muchos derivados cosméticos, perfumería e incluso como aditivo alimentario, además, su estructura química ofrece una gran reactividad, partiendo de que el citral en sí, es una mezcla de dos aldehídos monoterpénicos, isómeros geométricos geranial (isómero trans) y neral (isómero cis). Al ser un aldehído α,ß-insaturado, el citral es empleado como material para síntesis debido a su alta reactividad [4-6]. Los procesos de epoxidación sobre el citral han sido estudiados respecto a los agentes oxidantes y los catalizadores empleados siendo utilizados para ello una gran variedad de sustancias. En este proyecto se evaluó el uso de ión hipoclorito (OCl-) como agente oxidante, el cual es fácilmente electrogenerado a partir de una solución de cloruro de sodio (NaCl). El seguimiento del proceso de epoxidación fue seguido empleando dos metodologías, la primera de ellas la valoración con tiosulfato de sodio del ión hipoclorito consumido en el caso de la reacción de epoxidación química tradicional y el electrogenerado en el caso de la epoxidación electroquímica. Los resultados mostraron como en ambos casos las reacciones se llevan a cabo, ya que se observó la desaparición del OCl- en la síntesis química, además de la generación del mismo en la síntesis electroquímica y demostrando además la labilidad del catalizador hacia el agente oxidante empleado. La segunda metodología utilizada consistió en la técnica de cromatografía de gases con detección de espectrometría de masas (CG-MSD) empleada en la determinación del porcentaje de conversión del citral (sustrato). La técnica fue estandarizada, obteniendo bajos límites de detección (1.0x10-5M), de cuantificación (1.0x10-5M), un intervalo de linealidad de 1.0x10-5M - 8.5x10-2M, además de bajas dispersiones (%CV) para la reproducibilidad y repetibilidad. Empleando CG-MSD se determinaron los porcentajes de conversión del citral en las reacciones de epoxidación químicas y electroquímicas (%CQcitral y %CEcitral respectivamente), basados en los mejores porcentajes de conversión se estableció que, 5%mol de catalizador como la concentración optima de catalizador Mn-Salen obteniendo conversiones del 60% en las reacciones, además, también se determinó el tiempo óptimo para las dos rutas de síntesis, coincidiendo ambas en 8 horas. En la reacción de epoxidación química catalizada por el complejo Mn-Salen se determinó un %CQcitral del 67.7%±7.4; mientras que en la reacción electroquímica se observó que el catalizador presenta reacciones colaterales con el agente oxidante, disminuyendo los %CEcitral. Se estableció por medio de los patrones de fragmentación la presencia de epóxidos de citral en las posiciones C6-C7 y no se obtuvieron datos concluyentes sobre la actividad rédox de los epóxidos sintetizados.