Ottimizzazione e scale-up in flusso di amminazioni riduttive catalizzate a 5-metilpirrolidoni N-sostituiti in reattori a microonde

Nell’ottica della green chemistry, le reazioni di amminazione riduttiva a partire da acido levulinico (LA) per la sintesi di 5-metilpirrolidoni N-sostituiti (5-MPs) sono interessanti in quanto sfruttano una materia prima, LA, che può derivare da biomasse di scarto, e permettono di ottenere dei composti, 5-MPs, che hanno molteplici applicazioni industriali, tra cui l’utilizzo come intermedi farmaceutici, solventi, coloranti, surfattanti. Nel presente lavoro sperimentale di Tesi, si è condotto uno screening di ammine in reazioni di amminazione riduttiva a partire da LA a dare 5-MPs variamente sostituiti, implementando la sostenibilità ambientale del processo con l’utilizzo di un reattore a microonde in batch, in assenza di solventi, e impiegando idrogeno gassoso come agente riducente. Inoltre, per rendere il processo ancora più sostenibile, le reazioni sono state condotte testando due catalizzatori eterogenei: un catalizzatore monometallico (PdTiHMS), ed un catalizzatore bimetallico (PdAuTiHMS), entrambi supportati su silice modificata. Tali catalizzatori sono stati testati conducendo le reazioni in microonde a due differenti temperature (130°C e 150°C). I risultati derivanti dai test catalitici hanno portato a concludere che il catalizzatore bimetallico non apporta un aumento delle rese in termini di 5-MPs rispetto al monometallico; inoltre, le rese maggiori in termini di 5-MPs si sono ottenute con ammine alifatiche o con sostituenti elettrondonatori. Sfruttando questi risultati, si è condotta un’ulteriore ottimizzazione delle condizioni di reazione e dei metodi di work-up per l’analisi dei prodotti ed il recupero del catalizzatore, al fine di effettuare uno scale-up sfruttando un reattore a microonde in flusso; ottime rese sono state ottenute anche quando la reazione è stata condotta in flusso.