Síntesis de complejos de Mn(III) con ligandos tipo SALEN 5-Nitrosustituidos y 5-Nitro-3-Bromosustituidos y su estudio como catalizadores en la electrooxidación de citral

Abstract

Los epóxidos son intermediarios importantes en la elaboración de productos comerciales modernos tales como resinas epóxicas, textiles, revestimientos de superficies y reactivos biológicos. En la actualidad a escala industrial, estos compuestos se preparan partiendo de olefinas, oxígeno, peróxidos y perácidos, sin embargo, es necesario mejorar la selectividad en la síntesis de sustancias ópticamente puras. Para este fin se han estudiado muchos compuestos metálicos como catalizadores de la epoxidación de gran variedad de alquenos, pero estos procesos hasta el momento generan subproductos que no son ambientalmente amigables, con los cuales generalmente no se alcanzan altos rendimientos, ni excesos enantioméricos. En este trabajo, se evaluó la epoxidación electroquímica de citral usando complejos Mn(III)-Salcn derivados de ligandos 5,5´-nitrosustituídos y 3,3´-bromo-5,5´-nitrosustituídos, con el objetivo de conseguir una mayor regioselectividad en el proceso de epoxidación mediante la aplicación de la tecnología electroquímica, disminuyendo además el impacto ambiental. Los ligandos quirales (R,R)- H2Salcn, (R,R)- y (S,S)-H2Nitrosalcn, (R,R)- y (S,S)- H2Bronisalcn se sintetizaron por condensación de la forma quiral correspondiente del tartrato de amina con el salicilaldehído en etanol, comparando el rendimiento del proceso con la síntesis en medio acuoso. La caracterización de los ligandos obtenidos se realizó mediante polarimetría, termogravimetría, espectrofotometría UV-Vis, FT-IR, voltamperometría cíclica y RMN 1H, corroborándose la estructura de los compuestos deseados. La electrosíntesis de los complejos de manganeso se realizó por el método de disolución anódica directa, estableciendo sus ventajas sobre el procedimiento químico convencional con rendimientos por encima del 90% para las formas enantioméricas de [Mn(Nitrosalcn)]Cl y una disminución de una hora en el tiempo de reacción para todos los complejos. Los compuestos con fórmula general [Mn(Nitrosalcn)]Cl y [Mn(Bronisalcn)]Cl se obtuvieron como sólidos de color marrón y fueron caracterizados por rotación específica, termogravimetría, espectrofotometría UV-Vis, FT-IR, análisis elemental y voltamperometría cíclica. La epoxidación de citral [2-(E),(Z)-3,7-dimetil-2,6-octadienal] se probó con los complejos obtenidos como catalizadores. La reacción se llevó a cabo en un sistema bifásico, el sustrato y el catalizador se disolvieron en diclorometano y el hipoclorito de sodio se usó como agente oxidante en solución acuosa, adicionándose al sistema por medio de dos metodologías distintas: una en forma directa a la solución del sustrato y la otra generado in situ mediante electrólisis de una solución acuosa de cloruro de sodio con electrodos de platino (oxidación electroquímica). Las conversiones de citral en epóxido se monitorearon por medio de CG-MS. Los ensayos electrocatalíticos indican que no existe efecto de la configuración de los catalizadores en la conversión de citral, obteniéndose una reducción del 66% de citral frente a un 50% obtenido por el método químico cuando el catalizador es [Mn(Nitrosalcn)]Cl y de 74% frente a 37% cuando el catalizador es [Mn(Bronisalcn)]Cl, evitándose el uso de agente oxidante en exceso y en el mismo período de tiempo (8h).