La alquilación es un proceso catalítico que requiere un catalizador de naturaleza ácida fuerte, con una alta densidad de sitios ácidos de Brönsted y Lewis. La alquilación es usualmente usada para aumentar la utilidad de un producto, por ejemplo, la industria petroquímica transforma el petróleo en gasolina de alto octanaje con agentes alquilantes. También se pueden alquilar las aminas en el enlace N-C, como en la reacción de anilina con alcohol metílico en presencia de un CATALIZADOR de ALQUILACIÓN:C6H5NH2 + 2CH3OH → C6H5N(CH3)2 + 2H2O
En la industria del petróleo, la alquilación es un proceso de síntesis química que consiste en la reacción de olefinas ligeras (tales como etileno, propileno, y semejantes) con hidrocarburos saturados (usualmente 3-metilpropano) dando lugar a hidrocarburos saturados de cadena ramificada para obtener un producto de alto peso molecular y un número grande de carbonos. El producto tiene un alto índice de octano y es usado para mejorar la calidad de combustibles de rango gasolinas. El proceso fue originalmente desarrollado durante la Segunda Guerra Mundial para producir gasolina de aviación de alto octanaje. Su aplicación principal actual está en la producción de gasolina automotora sin plomo.
Reacciones
Tomando como ejemplo la reacción de eteno (olefina) con el isobutano:
CH2 = CH2 + (CH3)3CH → (CH3)3CCH2CH3
La reacción de alquilación es iniciada por la adición de un protón (H+) a la olefina:
H2C=CH2 + H+ -------- H3C-CH2+
Tomando como ejemplo la reacción de eteno (olefina) con el isobutano:
CH2 = CH2 + (CH3)3CH → (CH3)3CCH2CH3
La reacción de alquilación es iniciada por la adición de un protón (H+) a la olefina:
H2C=CH2 + H+ -------- H3C-CH2+
La olefina protonada (ion carbonio) luego reacciona con el isobutano por abstracción de un protón desde el isobutano para producir el ión t-butil carbonio:
La reacción de este ión carbonio terciario con la olefina procede por combinación de las dos especies:
para producir un ión carbonio más complejo de seis carbonos el cual rinde un producto estabilizado por abstracción de un protón desde otra molécula de isobutano:
Los procesos de alquilación son exotérmicos y dependen directamente de la reactividad del carbón terciario. Como es bien sabido, es necesario que el catalizador sea muy ácido, por lo tanto los más comunes son: ácido sulfúrico (H2SO4), fluorhídrico (HF) o cloruro de aluminio (AlCl3).
Debido a la corrosión producida por estos ácidos fuertes, que son líquidos, en la década de los 90´s inicia un intenso estudio para obtener los llamados "súper ácidos sólidos", los cuales deberían tener la misma acidez o superior a la del ácido sulfúrico y siendo materiales sólidos se evitaría la corrosión de los reactores.
¿QUÉ RELACIÓN HAY CON NUESTRO LABORATORIO?
Desde 1982 hasta el año 2000 desarrollé por el proceso sol-gel materiales catalíticos para la Industria petroquímica. Todos ellos estaban sintetizados "sobre medida", con las especificaciones y propiedades físicas y químicas para cada reacción. Durante los 90´s no fuimos la ecepción y mi investigación estuvo orientada hacia los súper ácidos sólidos. Se obtuvieron varios resultados que fueron publicados. Posteriormente ante el éxito de hacer catalizadores heterogéneos "sobre medida", me solicitaron trabajar en contaminación atmosférica y finalmente en contaminación de aguas residuales con fotocatalizadores para usar la luz del sol y convertir contaminantes tóxicos en compuestos inocuos. Así mismo durante este tiempo dirigí numerosas tesis de postgrado .
A partir del año 2000 descubrí que la macro-naturaleza, la que nuestros ojos pueden ver todos los días, era igual a la naturaleza interna de nuestro cuerpo y fusioné los conocimientos de investigación en nanotecnología de materiales para petroquímica y contaminación con la medicina. Dedicándome desde ese año a la nanomedicina, principalmente sintetizando materiales nanoestructurados de liberación controlada para enfermedades del Sistema Nervioso Central (SNC). Tres años después a la obtención de catalizadores de alquilación sobre enlaces C-N de cadenas de ADN, para combatir el CANCER de una manera diferente a la conocida hasta la fecha. Así junto con mi grupo de investigación inicio una nueva etapa científica, a la que he llamado NANOMEDICINA CATALÍTICA.
TESIS DE POSGRADO DIRIGIDAS EN LOS ÚLTIMOS AÑOS:
29-“Optimización de los parámetros de síntesis de nanomateriales sol-gel para liberación controlada de fármacos para Parkinson”. Alumna: Dulce Esquivel. Tesis de Maestría Universidad de Guanajuato. Noviembre del 2006.
30-"Obtención de catalizadores metálicos por el método sol-gel". Alumno, Maximiliano Asomoza Palacios. Tesis de Doctorado de la Universidad Autónoma Metropolitana-Iztapalapa, 1992.
31-"Estudio de las propiedades ácidas de catalizadores preparados por el proceso sol-gel". Alumno, Juan Navarrete Bolaños. Tesis de Doctorado de la Universidad Autónoma Metropolitana-Iztapalapa. Presentada en Noviembre 1996.
32-"Síntesis y caracterización de hidrotalcitas sol-gel". Alumna, Esthela Ramos. Tesis de Doctorado de la Universidad Autónoma Metropolitana-Iztapalapa. Presentada en Octubre 1997.
33-"Síntesis de óxidos mixtos magnesia-sílice y magnesia-sílice sulfatada por el proceso sol-gel". Alumna, Ma. Elena Llanos, Tesis de Doctorado de la Universidad Autónoma Metropolitana-Iztapalapa. Presentada en Enero de 1998.
34-"Estudio teórico experimental de catalizadores metálicos soportados en titania via sol-gel". Alumno, Enrique Sánchez Mora. Tesis de Doctorado de la Universidad Autónoma Metropolitana-Iztapalapa. Presentada en Febrero del 2000.
35-"Catalizadores superácidos circonia-sílice y circonia-sílice sulfatada obtenidos por el proceso sol-gel". Alumno, Francisco Tzompantzi. Tesis de Doctorado de la Universidad Autónoma Metropolitana-Iztapalapa. Presentada en Noviembre del 2002.
36-“Catalizadores superácidos ZrO2 dopada con heteropoliácidos para obtención de DIPE. Alumno, Gonzalo Hernández Cortés Tesis de Doctorado de la Universidad Autónoma Metropolitana-Iztapalapa. Presentada en Noviembre del 2002.
37-“Síntesis y caracterización de óxidos mixtos sol-gel de magnesia-titania”. Alumno, Jesús Hernández Ventura. Tesis de doctorado de la Universidad Autónoma Metropolitana-Iztapalapa. Presentada en Mayo del 2003.
38-“Síntesis y caracterización de compuestos de Li-Ba-Ti obtenidos por el procesos sol-gel”. Alumna: Aracely Hernández R. Tesis de doctorado en la Universidad Autónoma de Nuevo León. Presentada en Mayo del 2003.
39-Estudio del sistema óxido mixto sol-gel ZrO2-TiO2 y sus propiedades texturales y estructurales. Alumna: María Elena Manríquez. Tesis de Doctorado de la UAM-I. Enero 2005
40-“Indio soportado en diferentes arcillas sol-gel y su actividad fotocatalítica”. Gustavo Porras. Tesis de Doctorado. Universidad de Guanajuato. Presentada en Octubre del 2004
41-“Efecto de la forma de sulfatación en la acidez de titania sol-gel”. Alumna: Emma Elisa Ortiz Islas. Tesis de Doctorado de la UAM-I. Mayo 2005.
42-“Propiedades fotocatalíticas de Metales de transición soportados en zirconia sol-gel”. Alumna: Mayra Álvarez Lemus. Tesis de Doctorado de la UAM-I. En dirección.
43-“Optimización de un reservorio de sílice sol-gel para liberación controlada de IFC-305 para fibrosis quística”. Tesis de Doctorado UAMI. Alumno: León Albarrán , En dirección.
44-“Preparación de reservorios nanoestructurados biocompatibles con tejido cerebral, para la liberación de dopamina en el caudado. Tratamiento de Parkinson”. Tesis de Doctorado. UAM-X. Alumno Noel Plascencia. En Dirección.
45-"Síntesis y caracterización de nanoreservorios por el método sol-gel, para liberación controlada de fármacos: Parkinson". Tesis de Doctorado. Universidad de Guanajuato. Alumna: Dulce María Esquivel Gómez. En Dirección.
30-"Obtención de catalizadores metálicos por el método sol-gel". Alumno, Maximiliano Asomoza Palacios. Tesis de Doctorado de la Universidad Autónoma Metropolitana-Iztapalapa, 1992.
31-"Estudio de las propiedades ácidas de catalizadores preparados por el proceso sol-gel". Alumno, Juan Navarrete Bolaños. Tesis de Doctorado de la Universidad Autónoma Metropolitana-Iztapalapa. Presentada en Noviembre 1996.
32-"Síntesis y caracterización de hidrotalcitas sol-gel". Alumna, Esthela Ramos. Tesis de Doctorado de la Universidad Autónoma Metropolitana-Iztapalapa. Presentada en Octubre 1997.
33-"Síntesis de óxidos mixtos magnesia-sílice y magnesia-sílice sulfatada por el proceso sol-gel". Alumna, Ma. Elena Llanos, Tesis de Doctorado de la Universidad Autónoma Metropolitana-Iztapalapa. Presentada en Enero de 1998.
34-"Estudio teórico experimental de catalizadores metálicos soportados en titania via sol-gel". Alumno, Enrique Sánchez Mora. Tesis de Doctorado de la Universidad Autónoma Metropolitana-Iztapalapa. Presentada en Febrero del 2000.
35-"Catalizadores superácidos circonia-sílice y circonia-sílice sulfatada obtenidos por el proceso sol-gel". Alumno, Francisco Tzompantzi. Tesis de Doctorado de la Universidad Autónoma Metropolitana-Iztapalapa. Presentada en Noviembre del 2002.
36-“Catalizadores superácidos ZrO2 dopada con heteropoliácidos para obtención de DIPE. Alumno, Gonzalo Hernández Cortés Tesis de Doctorado de la Universidad Autónoma Metropolitana-Iztapalapa. Presentada en Noviembre del 2002.
37-“Síntesis y caracterización de óxidos mixtos sol-gel de magnesia-titania”. Alumno, Jesús Hernández Ventura. Tesis de doctorado de la Universidad Autónoma Metropolitana-Iztapalapa. Presentada en Mayo del 2003.
38-“Síntesis y caracterización de compuestos de Li-Ba-Ti obtenidos por el procesos sol-gel”. Alumna: Aracely Hernández R. Tesis de doctorado en la Universidad Autónoma de Nuevo León. Presentada en Mayo del 2003.
39-Estudio del sistema óxido mixto sol-gel ZrO2-TiO2 y sus propiedades texturales y estructurales. Alumna: María Elena Manríquez. Tesis de Doctorado de la UAM-I. Enero 2005
40-“Indio soportado en diferentes arcillas sol-gel y su actividad fotocatalítica”. Gustavo Porras. Tesis de Doctorado. Universidad de Guanajuato. Presentada en Octubre del 2004
41-“Efecto de la forma de sulfatación en la acidez de titania sol-gel”. Alumna: Emma Elisa Ortiz Islas. Tesis de Doctorado de la UAM-I. Mayo 2005.
42-“Propiedades fotocatalíticas de Metales de transición soportados en zirconia sol-gel”. Alumna: Mayra Álvarez Lemus. Tesis de Doctorado de la UAM-I. En dirección.
43-“Optimización de un reservorio de sílice sol-gel para liberación controlada de IFC-305 para fibrosis quística”. Tesis de Doctorado UAMI. Alumno: León Albarrán , En dirección.
44-“Preparación de reservorios nanoestructurados biocompatibles con tejido cerebral, para la liberación de dopamina en el caudado. Tratamiento de Parkinson”. Tesis de Doctorado. UAM-X. Alumno Noel Plascencia. En Dirección.
45-"Síntesis y caracterización de nanoreservorios por el método sol-gel, para liberación controlada de fármacos: Parkinson". Tesis de Doctorado. Universidad de Guanajuato. Alumna: Dulce María Esquivel Gómez. En Dirección.
46-“Encapsulación de fármacos antidepresivos de tercera generación en materiales nanoparticulados, y su liberación en Sistema Nervioso Central”. Tesis de Doctorado. Universidad de La Habana, Cuba – Instituto Nacional de Neurología y Neurocirugía (INNN). Alumna: Mayra González.
47-“Modelación de la Dinámica Fractal de Señales Cerebrales Epilépticas”. Trabajo Postdoctoral. UAMI – INNN. Alumno: Dr. Miguel Patiño Ortiz. Concluido en diciembre del 2007.
48-“Modelación de matrices nanoestructuradas para liberación controlada de fármacos quimioterápicos para el tratamiento parcial de osteosarcoma”. Trabajo Postdoctoral. UAMI – INNN. Alumna: Dra. Sonia Recillas Gispert. Concluido en diciembre del 2007.
48-“Modelación de matrices nanoestructuradas para liberación controlada de fármacos quimioterápicos para el tratamiento parcial de osteosarcoma”. Trabajo Postdoctoral. UAMI – INNN. Alumna: Dra. Sonia Recillas Gispert. Concluido en diciembre del 2007.
