En el presente trabajo se ha sintetizado y caracterizado un catalizador a base de Ni para ser usado en la hidrogenación selectiva de acetofenona, 4-metoxiacetofenona y 4-clacetofenona. El sistema catalítico fue altamente selectivo al producto deseado, 1- feniletanol y sus derivados, sin la necesidad del agregado de un segundo metal. La presencia de sustituyentes en el anillo provoca pequeñas diferencias en la distribución de los productos obtenidos pero una gran disparidad en la velocidad de reacción, probablemente por modificación electrónica sobre el anillo con respecto a la molécula de acetofenona.Facultad de Ciencias Agrarias y Forestale

Costa, Dolly Carolina

Vetere, Virginia

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SEDICI - Repositorio de la UNLP

                 Comunicaciones – Tecnología Química  
                 Investigación Joven Vol 2 (2) (2015) 
  
III Jornadas de Investigación del CINDECA – La Plata, 13-14 de octubre 2015                                                                                70 
 
HIDROGENACIÓN SELECTIVA DE CETONAS AROMÁTICAS UTILIZANDO CATALIZADORES 
NANOESTRUCTURADOS DE NIQUEL  
Dolly Carolina Costa, Virginia Vetere 
1Centro de Investigación y Desarrollo en Ciencias Aplicadas “Dr. Jorge J. Ronco”, CINDECA (UNLP, CCT-La Plata), Facultad de Ciencias Exactas, 
UNLP, 47 nº 257, La Plata, Buenos Aires, Argentina. 
costadolly@quimica.unlp.edu.ar 
 
RESUMEN: En el presente  trabajo se ha sintetizado y caracterizado un catalizador a base de Ni para ser usado en la hidrogenación 
selectiva de acetofenona, 4-metoxiacetofenona y 4-clacetofenona. El sistema catalítico fue altamente selectivo al producto deseado, 1-
feniletanol y sus derivados, sin la necesidad del agregado de un segundo metal. La presencia de sustituyentes en el anillo provoca 
pequeñas diferencias en la distribución de los productos obtenidos pero una gran disparidad en la velocidad de reacción, probablemente 
por modificación electrónica sobre el anillo con respecto a la molécula de acetofenona. 
  
PALABRAS CLAVE: Hidrogenación, cetonas aromáticas, Ni/SiO2. 
 
La hidrogenación de cetonas aromáticas para producir los 
correspondientes alcoholes es una reacción de interés ya que estos 
productos tienen una amplia aplicación en la industria química y 
farmacéutica [1]. Debido a que pueden obtenerse productos de reducción 
del C=O y/o del anillo aromático, es importante diseñar catalizadores que 
sean selectivos al producto buscado, 1-feniletanol (FE) y sus derivados. 
La mayoría de los trabajos reportados emplean catalizadores bimetálicos 
para este tipo de reacciones, siendo el Pt uno de los metales más 
utilizados. En un trabajo previo hemos demostrado que es  necesario el 
agregado de un segundo metal (PtSn) para aumentar la selectividad a 
alcoholes aromáticos [2]. El objetivo del presente trabajo es la utilización 
de un metal con menor poder hidrogenante con el fin de mejorar la 
selectividad a FE sin el agregado de un segundo metal. El Ni, además de 
cumplir con este requerimiento, posee la ventaja de ser un metal 
económico.  
Por otro lado, hemos demostrado que la presencia de sustituyentes en el 
anillo aromático de la acetofenona conduce a cambios en la actividad y 
selectividad en catalizadores a base de Pt [2,3]. En el presente trabajo 
hemos seleccionado como sustratos acetofenona (AF), 4-
metoxiacetofenona (4MeOAF) y 4-cloroacetofenona (4ClAF). Estas 
últimas dos cetonas poseen grupos en posición para respecto al C=O, uno 
de ellos dador de electrones (MeO-) y el otro atractor de electrones (Cl-). 
Como objetivo adicional se plantea evaluar el efecto de los sustituyentes 
en los modos de adsorción de las cetonas sobre la superficie de Ni. 
El catalizador a base de Ni fue preparado por impregnación a humedad 
incipiente, empleando SiO2 como soporte (180 m2/g) y Ni(NO3)2.6H2O 
como precursor de modo de obtener un contenido metálico de 5%. El 
sólido obtenido se secó en estufa a 100ºC durante 24 h y posteriormente 
se redujo en flujo de H2 a 500ºC durante 2 h. La temperatura de reducción 
fue seleccionada en base a los resultados obtenidos por TPR. El 
catalizador fue caracterizado por TEM, observándose un tamaño medio 
de partícula de 6 nm. 
La hidrogenación de las cetonas aromáticas se realizó en un reactor 
batch, a 80ºC y 10 atm. En cada ensayo se usó 0,25 g de catalizador y 60 
mL de solución de cetona 0,07 M, empleando n-heptano como solvente. El  
 
avance de la reacción fue seguido por GC a través del análisis de 
micromuestras tomadas en el tiempo. Los productos fueron identificados 
por espectrometría de masa. 
En la figura 1 se esquematiza los posibles productos de rección 
proveniente de la hidrogenación de las cetonas aromáticas. 
Los resultados de conversión en función del tiempo para las 3 cetonas 
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
0 100 200 300 400
C
on
ve
rs
ió
n 
%
Tiempo (min)
AF 4MeOAF 4ClAF
 
Figura 2.  Conversión en función del tiempo de reacción. 
 
O
R
OH
R
O
R
OH
R
R
R
R
H
2
H
2
H
2
-H
2
O
H
2
H
2
H
2
AF FE
EB
EC
CECMC
 
Figura 1. Posibles productos de hidrogenación de cetonas aromáticas. EB = 
etil benceno; EC = etil ciclohexano; ciclohexil metil cetona; ciclohexil etanol; 
feniletanol y sus derivados sustituídos. 
Comunicaciones – Tecnología Química - Investigación Joven 2 (2) (2015)  
 
D.C. Costa et al. / Inv. Jov. 2 (2) (2015), 70-71 - III Jornadas de Investigación del CINDECA – La Plata, 13-14 de octubre 2015                      71 
seleccionadas se muestran en la figura 2. En todos los casos el primer 
producto formado es el 1-feniletanol (FE) y sus derivados. Así, la reacción 
se inicia con la reducción del grupo C=O y por lo tanto cualquier efecto 
geométrico y/o electrónico que contribuya a hacer que este grupo sea 
menos susceptible al ataque del hidrógeno provocará una disminución en 
la actividad. Como puede observarse la velocidad de hidrogenación de AF 
es mayor que la de las cetonas sustituidas en el anillo. Por otro lado, en la 
tabla se reportan la selectividad obtenida a dos conversiones, observando 
algunas pequeñas diferencias en la distribución de productos. Para 
entender estos resultados debemos tener en cuenta los modos de 
adsorción reportados para AF sobre superficies metálicas [4] (figura 3). 
En uno de ellos, del tipo η1(O), la molécula de AF se coordina a la 
superficie a través del oxígeno del grupo C=O, quedando el anillo 
aromático paralelo a la superficie y, por tanto, susceptible a ser 
hidrogenado. El otro modo de adsorción es del tipo η2(C,O), en éste caso 
el grupo carbonilo interacciona con la superficie a través de los 
electrones π, quedando el anillo aromático inclinado respecto a la 
superficie. Estos modos de adsorción también tendrán influencia en la 
selectividad alcanzada para los distintos productos de reacción. 
Del análisis de la tabla 1 y la figura 2 puede verse que el catalizador a 
base de Ni es altamente selectivo al producto buscado 1-feniletanol, sin 
embargo la conversión alcanzada luego de 7 horas de reacción es muy 
distinta para las tres cetonas (100%, 70% y 10% para AF, 4MeOAF y 
4ClAF, respectivamente). 
En el caso de la 4ClAF, el sustituyente Cl-, atractor de electrones, favorece 
los modos de adsorción a través del anillo aromático, disminuyendo la 
velocidad inicial de reacción (reducción del C=O) respecto a AF. Por otro 
lado, tal como se informa en la tabla 1, luego de 7 horas de reacción la 
selectividad a 4-clorofeniletanol es 90%, pero también se obtiene una 
cantidad importante del producto de hidrogenación del anillo aromático, 
4-clorociclohexil metil cetona (aproximadamente 10% de selectividad). 
Estos resultados ya han sido observados por nuestro grupo de 
investigación para catalizadores a base de Pt [2]. 
Para la hidrogenación de 4MeOAF se esperaría el efecto contrario al 
mencionado en el párrafo anterior ya que el grupo –OCH3 es dador de 
electrones y debiera favorecer el modo de adsorción a través del C=O, con 
el anillo inclinado respecto a la superficie y por lo tanto protegido del 
ataque del hidrógeno. Sin embargo, tal como se observa en la figura 1, la 
velocidad de hidrogenación de esta cetona es menor que la de AF.  Este 
hecho puede ser explicado en términos de un efecto mesomérico debido a 
la presencia del grupo metoxi en posición para que aumenta 
notablemente la densidad electrónica del C ipso, incrementando la 
repulsión entre el C=O y la superficie de Ni (figura 4). Resultados 
similares fueron encontrados para la hidrogenación de 3,4-
dimetoxiacetofenona sobre catalizadores de Pt [3]. Además, tal como se 
observa en la tabla 1, luego de 7 horas de reacción la selectividad 
obtenida al alcohol aromático es 87%, formándose una cantidad 
significativa de etil metoxibenceno. La formación de este producto de 
deshidratación está probablemente favorecida  por la estabilidad del 
bencil-carbocatión debido a la presencia de –OCH3.   
Los resultados obtenidos en el presente trabajo nos permiten concluir 
que ha sido posible obtener un catalizador  a base de Ni activo y 
altamente selectivo al producto buscado 1-feniletanol y sus derivados. 
Este sistema, además de ser económico, posee  la ventaja de no necesitar 
del agregado de un segundo metal para mejorar la selectividad. Por otro 
lado, se pudo observar que los sustituyentes en el anillo conducen a 
diferencias menores en la selectividad pero muy significativas en la 
actividad, probablemente por modificaciones electrónicas respecto a la 
molécula de AF que conducirían a diferentes modos de adsorción de las 
moléculas sobre la superficie metálica. 
 
AGRADECIMIENTOS 
Este trabajo ha sido financiado con el proyecto X633 otorgado por la 
UNLP. 
 
REFERENCIAS 
[1] R.V. Malyala, C.V. Rode, M. Arai, S.G. Hegde, R.V. Chaudhari, “Activity, 
selectivity and stability of Ni and bimetallic Ni–Pt supported on zeolite Y 
catalysts for hydrogenation of acetophenone and its substituted 
derivatives”, Appl. Catal. A  193, 2000, 71-86. 
[2] V. Vetere, A. Merlo, M.L. Casella, “Chemoselective hydrogenation of 
aromatic ketones with Pt-based heterogeneous catalysts. Substituent 
effects”,  Appl. Catal. A  491, 2015, 70-77. 
[3] V. Vetere, M.B. Faraoni, G.F. Santori, J.C. Podesta, M.L. Casella, O.A. 
Ferretti, “Study of the racemic and enantioselective hydrogenation of 
acetophenone and 3,4-dimethoxyacetophenone using platinum-based 
organotin catalysts”,  Catal. Today   107-108, 2005, 266-272. 
[4] C-S Chen, H-W Chen, W-H Cheng, “Study of selective hydrogenation of 
acetophenone on Pt/SiO2”,  Appl. Catal. A  248, 2003, 117-128. 
 
acetofenona 4-metoxiacetofenona 4-cloroacetofenona
Modo
η2(C,O)
Modo
η1(O)
 
Figura 3.  Modos de adsorción de las moléculas de cetonas. 
CH3
O
H3CO
CH3
O
H3CO
+
-
 
Figura 4. Efecto mesomérico debido a –OCH3 en posición para. 
 
Tabla 1. Selectividad a productos a 10 y 70 % de conversión. 
Conversión Cetona SEB% SEC% SCMC% SCE% SFE% 
AF - - 3 - 97 
4MeOAF 3 2 1 - 94 10% 
4ClAF - - 8 2 90 
AF 1 - 2 1 96 
4MeOAF 8 1 2 1 87 70% 
4ClAF nd nd nd nd nd 
 


Hidrogenación selectiva de cetonas aromáticas utilizando catalizadores nanoestructurados de niquel

http://sedici.unlp.edu.ar/bitstream/handle/10915/51167/Documento_completo.pdf?sequence=1

Hidrogenación selectiva de cetonas aromáticas utilizando catalizadores nanoestructurados de niquel

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