Tetramethylguanidine covalently bonded onto silica gel as catalyst for the addition of nitromethane to cyclopentenone

Abstract

A catalyst based on silica chemically modified with tetramethylguanidine (TMG) was synthesized by the co-condensation of tetraethylorthosilicate (TEOS) with a new silylant agent derived from the reaction between the TMG molecule and (3-chloropropyl)trimethoxysilane. A neutral n-dodecylamine template was used to organize the polymerization of the inorganic-organic catalyst. Thermogravimetry showed that the number of active pendant groups in the catalyst was 1.35 mmol g-1, with a surface area of 811 ± 75 m² g-1. Infrared spectroscopy and 13C and 29Si nuclear magnetic resonance data are in agreement with the proposed structure. This material has been used to catalyse the addition of nitromethane to cyclopentenone. The catalytic efficiency was followed and the nitromethylcyclopentanone conversion presented a yield of 98% at 3 h of reaction. The catalyst was recovered and reused 14 times, maintaining about 98% of its catalytic efficiency.

Um catalisador baseado em sílica quimicamente modificada com tetrametilguanidina (TMG) foi sintetizado pela co-condensação de tetraetilortossilicato (TEOS) com um novo agente sililante, preparado pela reação entre a molécula TMG e (3-cloropropil)trimetoxisilano. O direcionador n-dodecilamina foi utilizado para organizar a polimerização do catalisador inorgânico-orgânico. A termogravimetria mostrou que o número de sítios ativos do catalisador foi de 1,35 mmol g-1, com uma área superficial de 811 ± 75 m² g-1. A espectroscopia na região do infravermelho e de ressonância magnética nuclear no estado sólido para os núcleos 29Si e 13C confirmou a obtenção do produto desejado. Este material foi usado para catalisar a adição de nitrometano em ciclopentenona. 98% de conversão foi observada depois de 3 h de reação. O catalisador foi recuperado e reutilizado por mais catorze vezes, mantendo uma eficiência catalítica em torno de 98%.