ES2606724B1 - Synthesis of quinolines using carbon aerogels based catalysts - Google Patents

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Abstract

La presente invención describe la síntesis y caracterización de aerogeles de carbón de carácter ácido dopados con Co(0), como un excelentes catalizadores para la preparación de quinolinas por condensación de Friedländer entre 2-aminoarilaldehidos y otros compuestos carbonílicos. La actividad catalítica que presentan algunos de estos aerogeles en esta transformación es mayor que la observada para otros catalizadores heterogéneos previamente descritos; las correspondientes quinolinas fueron sintetizadas con rendimientos excelentes durante tiempos de reacción más cortos y minimizando considerablemente la cantidad de catalizador empleada en el proceso. El procedimiento que se describe se puede realizar en ausencia de disolvente minimizando al máximo las etapas de aislamiento y purificación de las quinolinas obtenidas.The present invention describes the synthesis and characterization of acidic carbon aerogels doped with Co (0), as an excellent catalyst for the preparation of quinolines by condensation of Friedländer between 2-aminoarylaldehydes and other carbonyl compounds. The catalytic activity that some of these aerogels have in this transformation is greater than that observed for other heterogeneous catalysts previously described; the corresponding quinolines were synthesized with excellent yields during shorter reaction times and considerably minimizing the amount of catalyst used in the process. The procedure described can be carried out in the absence of solvent, minimizing the isolation and purification steps of the quinolines obtained.

Description

DESCRIPCIÓN DESCRIPTION

SÍNTESIS DE QUINOLINAS USANDO CATALIZADORES BASADOS EN AEROGELES DE CARBÓN SYNTHESIS OF QUINOLINAS USING CARBON AIRCRAFT BASED CATALYSTS

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SECTOR DE LA TÉCNICA SECTOR OF THE TECHNIQUE

La presente invención pertenece al sector de la industria química, que incluye también tanto la farmacia y su industria - síntesis de fármacos - como la ingeniería química o ingeniería de procesos, esta última como la aplicación industrial de la química. En particular, se describe un procedimiento de síntesis de quinolinas. 10 The present invention belongs to the chemical industry sector, which also includes both the pharmacy and its industry - drug synthesis - as well as chemical engineering or process engineering, the latter as the industrial application of chemistry. In particular, a quinoline synthesis procedure is described. 10

ESTADO DE LA TÉCNICA STATE OF THE TECHNIQUE

Problemas en la síntesis de compuestos orgánicos Problems in the synthesis of organic compounds

Los principales residuos generados en la síntesis de compuestos orgánicos son las sales inorgánicas, como consecuencia directa del uso de cantidades estequiométricas 15 de reactivos inorgánicos. Para dar solución a este problema es necesario sustituir las metodologías que utilizan grandes cantidades de este tipo de reactivos por otras alternativas, como es el caso de la catálisis. The main residues generated in the synthesis of organic compounds are inorganic salts, as a direct consequence of the use of stoichiometric amounts of inorganic reagents. To solve this problem it is necessary to replace the methodologies that use large quantities of this type of reagents with other alternatives, such as catalysis.

Así, la catálisis juega un papel fundamental en el desarrollo de nuevos procesos 20 compatibles con el medio ambiente. El uso de catalizadores, en particular catalizadores heterogéneos, en procesos químicos de interés no sólo reduce el impacto medioambiental, desde un punto de vista tanto energético como de generación de residuos, sino que también disminuye considerablemente el costo de los procesos simplificando al máximo las etapas de aislamiento y purificación de los 25 productos de reacción, aspecto fundamental para la industria. Thus, catalysis plays a fundamental role in the development of new processes 20 compatible with the environment. The use of catalysts, in particular heterogeneous catalysts, in chemical processes of interest not only reduces the environmental impact, from both an energy and waste generation point of view, but also considerably reduces the cost of processes by simplifying the stages to the maximum of isolation and purification of the 25 reaction products, a fundamental aspect for the industry.

Catalizadores heterogéneos Heterogeneous catalysts

Un catalizador es una sustancia que, añadida en cantidades muy inferiores a la estequiométrica, aumenta la velocidad de un determinado proceso; los catalizador 30 heterogéneos son aquellos en los que catalizador y reactivos se encuentran en diferentes fases. En general, un catalizador no permite reacciones desfavorables termodinámicamente, no modifica el equilibrio termodinámico y no forma parte de los productos de reacción. A catalyst is a substance that, added in quantities much lower than the stoichiometric, increases the speed of a certain process; The heterogeneous catalysts are those in which catalyst and reagents are in different phases. In general, a catalyst does not allow thermodynamically unfavorable reactions, does not modify the thermodynamic equilibrium and is not part of the reaction products.

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El uso de catalizadores heterogéneos en procesos industriales, sustituyendo a los catalizadores homogéneos que actúan en disolución, presenta las siguientes ventajas: The use of heterogeneous catalysts in industrial processes, replacing homogeneous catalysts that act in solution, has the following advantages:

 facilidad de separación del catalizador de los reactivos y productos; el catalizador es un sólido que se puede separar fácilmente de los productos de reacción y/o reactivos en exceso, estos últimos generalmente en disolución, mediante una única etapa de filtración.  ease of separating the catalyst from reagents and products; The catalyst is a solid that can be easily separated from reaction products and / or excess reagents, the latter generally in solution, by a single filtration step.

 mayor robustez del catalizador, soportando rangos superiores de temperatura y 5 presión.  greater robustness of the catalyst, withstanding higher temperature and pressure ranges.

 menor capacidad corrosiva; esto permite una mayor duración de los equipos en la industria.  lower corrosive capacity; This allows a longer duration of equipment in the industry.

 menor toxicidad. La mayor parte de los catalizadores heterogéneos son no volátiles e inocuos en contacto con la piel, lo cual permite cumplir fácilmente la 10 normativa vigente de seguridad de uso.  lower toxicity. Most of the heterogeneous catalysts are non-volatile and harmless in contact with the skin, which allows to easily comply with the current regulations on safety of use.

 posibilidad de reutilización del mismo catalizador, lo que supone un ahorro en coste y, en muchos casos, de tiempo de operación y minimización de residuos.  possibility of reusing the same catalyst, which means cost savings and, in many cases, operating time and waste minimization.

Por otra parte, la actividad de un catalizador debe ser la adecuada dependiendo de la 15 reacción a catalizar. Una actividad baja daría lugar a un rendimiento escaso, lo que se traduce en baja rentabilidad económica o tiempos de producción elevados. Por el contrario, una actividad muy elevada, generalmente, hace que se produzcan reacciones no deseadas conduciendo a la contaminación del compuesto deseado con subproductos de la reacción. 20 On the other hand, the activity of a catalyst must be adequate depending on the reaction to be catalyzed. A low activity would result in poor performance, which translates into low economic profitability or high production times. On the contrary, a very high activity generally causes unwanted reactions leading to contamination of the desired compound with reaction byproducts. twenty

Entre los numerosos procedimientos de síntesis de este tipo de catalizadores se encuentran los métodos descritos en las patentes ES 2 366 848 y ES 2 369 269. Among the numerous synthesis procedures of this type of catalysts are the methods described in patents ES 2 366 848 and ES 2 369 269.

Quinolinas 25 Quinolines 25

Las quinolinas son heterociclos nitrogenados aromáticos presentes en gran número de productos naturales y sintéticos con interesantes propiedades farmacológicas y físicas. La estructura de la quinolina más sencilla, conocida también con el nombre de quinoleína, viene representada por la fórmula Q1 Quinolines are aromatic nitrogen heterocycles present in a large number of natural and synthetic products with interesting pharmacological and physical properties. The simplest quinoline structure, also known as quinoline, is represented by the formula Q1

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De forma natural, la quinolina se encuentra en el cacao, el té negro, whisky y carbón de hulla. Es un constituyente mayor en el humo de cigarro. También se ha encontrado en varias plantas como Peganum harmala y Rubus laciniata, así como varias especies del género Mentha. Naturally, quinoline is found in cocoa, black tea, whiskey and coal. It is a major constituent in cigarette smoke. It has also been found in several plants such as Peganum harmala and Rubus laciniata, as well as several species of the genus Mentha.

Al igual que otros compuestos orgánicos, sus procedimientos tradicionales de síntesis producen como residuos sales inorgánicas, que resultan nocivas para el medio ambiente. Like other organic compounds, their traditional synthesis procedures produce inorganic salts as residues, which are harmful to the environment.

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Las quinolinas tienen diversos campos de aplicación entre los que se encuentran la medicina, en el tratamiento del Alzheimer y la Malaria entre otras enfermedades, en la industria alimentaria y textil, en fotografía etc; se emplean también en la preparación de materiales útiles en la fabricación de dispositivos electrónicos y diodos de emisión de luz (OLEDs). 10 Quinolines have various fields of application among which are medicine, in the treatment of Alzheimer's and Malaria among other diseases, in the food and textile industry, in photography etc; they are also used in the preparation of materials useful in the manufacture of electronic devices and light emitting diodes (OLEDs). 10

Son muchos los productos que incorporan quinolinas en su estructura y que presentan actividad biológica; como ejemplos podemos citar Camptothecin, un producto natural que presenta actividad anti-cancerígena y las quinolinas con fórmula Q2, Q3 y Q4. [Muscia et al. (2006) TetrahedronLett. 47:8811], todos ellos productos de síntesis con 15 actividad antiparasitaria. There are many products that incorporate quinolines in their structure and that have biological activity; As examples we can mention Camptothecin, a natural product that has anti-cancer activity and quinolines with formula Q2, Q3 and Q4. [Muscia et al. (2006) TetrahedronLett. 47: 8811], all of them synthetic products with antiparasitic activity.

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Síntesis de quinolinas por condensación de Friedländer Synthesis of quinolines by Friedländer condensation

Entre los procedimientos conocidos para la síntesis de quinolinas se pueden citar: Among the known procedures for the synthesis of quinolines can be mentioned:

 Síntesis de Combes Synthesis of Combes

 Síntesis de Doebner Synthesis of Doebner

 Síntesis de Gould-Jacobs Synthesis of Gould-Jacobs

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 Síntesis de Knorr Synthesis of Knorr

 Síntesis de Riehm Synthesis of Riehm

 Síntesis de Pfitzinger Pfitzinger synthesis

 Síntesis de Conrad-Limpach Synthesis of Conrad-Limpach

 Síntesis de Camps Camps synthesis

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 Síntesis de Doebner-Miller Synthesis of Doebner-Miller

; y ; Y

 Síntesis de Friedländer Friedländer synthesis

La síntesis o condensación de Friedländer es uno de los métodos más sencillos y efectivos para la síntesis de quinolinas; consiste en la condensación de compuestos 2-aminoarilcarbonílicos, aldehídos o cetonas, con compuestos carbonílicos con hidrógenos enolizables, generalmente en medio ácido. The synthesis or condensation of Friedländer is one of the simplest and most effective methods for the synthesis of quinolines; It consists of the condensation of 2-aminoarylcarbonyl compounds, aldehydes or ketones, with carbonyl compounds with enolizable hydrogens, generally in an acid medium.

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Sin embargo, hasta la fecha, solo se han descrito unos pocos ejemplos de catalizadores heterogéneos para la condensación de Friedländer; entre ellos están Al2O3, H2SO4/SiO2, NaHSO4/SiO2, HClO4/SiO2, ácido fosfomolíbdico/SiO2, ácido propilsulfónico/SiO2 y KAl(SO4)2•12H2O/SiO2. However, to date, only a few examples of heterogeneous catalysts for the condensation of Friedländer have been described; Among them are Al2O3, H2SO4 / SiO2, NaHSO4 / SiO2, HClO4 / SiO2, phosphomolibed acid / SiO2, propylsulfonic acid / SiO2 and KAl (SO4) 2 • 12H2O / SiO2.

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Recientemente, se ha descrito la síntesis de quinolinas/quinolin-2(H)-onas por condensación de Friedländer, entre 2-aminoarilcetonas y acetilacetato de etilo, en un proceso promovido por aluminosilicatos mesoporosos ácidos y/o básicos, (Al)SBA-15, MCM-41 funcionalizados con grupos amino, APS/SBA-15 conteniendo simultáneamente grupos amino y grupos sulfónicos, [Cu3(BTC)2] (donde BTC es ácido 15 benzenotricarboxílico) y materiales de carbón microporosos [ES 2 395 109], [Domínguez-Fernández et al. (2009) ChemCatChem 1:241], [López-Sanz et al. (2010) Top. Catal, 53:1430], [J. López-Sanz et al. (2012) Catal. Today 187:97], [Pérez-Mayoral y Cejka, (2011) ChemCatChem 3:157], [E. Pérez-Mayoral et al. (2012) Dalton Trans 41:4036], [J. López-Sanz et al. (2013) ChemCatChem 5:3736]. 20 Recently, the synthesis of quinolines / quinolin-2 (H) -ons by condensation of Friedländer, between 2-aminoaryl ketones and ethyl acetylacetate, has been described in a process promoted by acid and / or basic mesoporous aluminosilicates, (Al) SBA- 15, MCM-41 functionalized with amino groups, APS / SBA-15 simultaneously containing amino groups and sulfonic groups, [Cu3 (BTC) 2] (where BTC is benzenetricarboxylic acid 15) and microporous carbon materials [ES 2 395 109], [Domínguez-Fernández et al. (2009) ChemCatChem 1: 241], [López-Sanz et al. (2010) Top. Catal, 53: 1430], [J. López-Sanz et al. (2012) Catal. Today 187: 97], [Pérez-Mayoral and Cejka, (2011) ChemCatChem 3: 157], [E. Pérez-Mayoral et al. (2012) Dalton Trans 41: 4036], [J. López-Sanz et al. (2013) ChemCatChem 5: 3736]. twenty

Mientras que la condensación catalizada por silicatos ácidos condujo a mezclas de las correspondientes quinolinas y quinolin-2(H)-onas, en presencia de materiales básicos, sílices mesoporosas funcionalizadas con grupos amino, se observó un cambio drástico de la selectividad de la reacción dando lugar a las correspondientes quinolonas con 25 rendimiento cuantitativo y total selectividad. Más recientemente, se han descrito los primeros ejemplos de materiales silíceos bifuncionales del tipo T-MCF funcionalizados con grupos amino (donde T es Nb o Al) que catalizan eficientemente la condensación de Friedländer entre 2-amino-5-clorobenzaldehido y compuestos 1,3-dicarbonílicos; el estudio realizado demuestra que los catalizadores más activos son aquellos que 30 contienen heteroátomos en su estructura. Los resultados experimentales obtenidos sugieren que la primera etapa de la reacción es la condensación de Knoevenagel entre los reactivos de partida. Complementariamente, se ha llevado a cabo un estudio computacional sobre la primera etapa de la reacción catalizada por los diferentes sólidos. El estudio teórico sugiere que la eficacia de los catalizadores empleados es 35 debida a efectos cooperativos entre los heteroátomos presentes en la matriz de sílice y While condensation catalyzed by acid silicates led to mixtures of the corresponding quinolines and quinolin-2 (H) -ones, in the presence of basic materials, mesoporous silicas functionalized with amino groups, a drastic change in reaction selectivity was observed giving place to the corresponding quinolones with quantitative yield and total selectivity. More recently, the first examples of bifunctional siliceous materials of the T-MCF type functionalized with amino groups (where T is Nb or Al) that efficiently catalyze Friedländer condensation between 2-amino-5-chlorobenzaldehyde and compounds 1,3 have been described -dicarbonyl; The study shows that the most active catalysts are those that contain heteroatoms in their structure. The experimental results obtained suggest that the first stage of the reaction is the condensation of Knoevenagel between the starting reagents. In addition, a computational study on the first stage of the reaction catalyzed by the different solids has been carried out. The theoretical study suggests that the efficacy of the catalysts used is due to cooperative effects between the heteroatoms present in the silica matrix and

los grupos amino, actuando ambos como agentes activantes de los reactivos de partida y disminuyendo así la barrera de energía [A. Smuszkiewicz et al (2013) Catal. Today 70:218], [A. Smuszkiewiczet al. (2013) J. Mol. Catal. A: Chem. 378:38]. Mucho más recientemente, hemos realizado un estudio sobre la actividad catalítica de materiales de carbón básicos en la síntesis de quinolinas [Godino et al. (2014) 5 ChemCatChem 6:3440]. the amino groups, both acting as activating agents of the starting reagents and thus decreasing the energy barrier [A. Smuszkiewicz et al (2013) Catal. Today 70: 218], [A. Smuszkiewiczet al. (2013) J. Mol. Catal. A: Chem. 378: 38]. Much more recently, we have conducted a study on the catalytic activity of basic carbon materials in the synthesis of quinolines [Godino et al. (2014) 5 ChemCatChem 6: 3440].

Materiales de Carbón Carbon Materials

Los materiales de carbón pueden ser muy diversos debido a la gran variedad de materias primas y a los métodos de síntesis disponibles. En este sentido, los geles de 10 carbón (incluyendo aerogeles, xerogeles o criogles) son materiales novedosos preparados por métodos de síntesis sol-gel bajo condiciones controladas muy estrictas que vienen demostrando una gran aplicabilidad en procesos de adsorción y catálisis ya que tanto sus propiedades texturales, porosidad y química superficial pueden ser optimizados para adecuarlas a un uso específico. No obstante, los aerogeles de 15 carbón no han sido nunca usados en el desarrollo de catalizadores heterogéneos para la síntesis de quinolinas. Carbon materials can be very diverse due to the wide variety of raw materials and the available synthesis methods. In this sense, 10-carbon gels (including aerogels, xerogels or criogles) are novel materials prepared by sol-gel synthesis methods under very strict controlled conditions that have demonstrated great applicability in adsorption and catalysis processes since both their properties Textural, porosity and surface chemistry can be optimized to suit a specific use. However, 15-carbon aerogels have never been used in the development of heterogeneous catalysts for the synthesis of quinolines.

OBJETO DE LA INVENCIÓN OBJECT OF THE INVENTION

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La presente invención tiene como objeto un procedimiento de síntesis de quinolinas, en adelante “procedimiento de la invención”, que comprende una reacción de Friedländer catalizada por aerogeles de carbón. The present invention has as its object a quinoline synthesis process, hereinafter "process of the invention", which comprises a Friedländer reaction catalyzed by carbon aerogels.

Otro objeto de la invención se refiere a los catalizadores diseñados para generar unas 25 condiciones de reacción que permitan obtener quinolinas con mayor rendimiento y una selectividad del 100%, en adelante “catalizadores de la invención”. Another object of the invention relates to catalysts designed to generate about 25 reaction conditions that allow obtaining quinolines with higher yield and a selectivity of 100%, hereinafter "catalysts of the invention".

DESCRIPCIÓN DE LAS FIGURAS DESCRIPTION OF THE FIGURES

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Figura 1.- Esquema de preparación de los catalizadores de la invención en los que el aerogel está dopado con metal. Figure 1.- Scheme of preparation of the catalysts of the invention in which the airgel is doped with metal.

Figura 2.- Esquema de preparación de los catalizadores de la invención en los que el metal está soportado sobre el aerogel. 35 Figure 2.- Scheme of preparation of the catalysts of the invention in which the metal is supported on the airgel. 35

Figura 3.- Representación gráfica de la distribución de tamaño de poros determinados por porosimetría de Hg. El gráfico A) indica la influencia del catalizador. B) indica la influencia del tratamiento de carbonización y/o activación en la muestra dopada con Co. Figure 3.- Graphical representation of the pore size distribution determined by Hg porosimetry. Graph A) indicates the influence of the catalyst. B) indicates the influence of the carbonization and / or activation treatment on the sample doped with Co.

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Figura 4.- DRX de los catalizadores de Co en la que se puede observar la influencia del tratamiento de los aerogeles de carbón dopados RFCoS, RFCo1000 y RFCo500. 2 representa el ángulo de difracción Figure 4.- DRX of Co catalysts in which the influence of the treatment of doped carbon aerogels RFCoS, RFCo1000 and RFCo500 can be observed. 2 represents the angle of diffraction

Figura 5.- Microfotografías de HRTEM a) RFCo500 b) RFCo1000 10 Figure 5.- Micrographs of HRTEM a) RFCo500 b) RFCo1000 10

Figura 6.- Determinación de grupos oxigenados en la superficie de los aerogeles, RFNaS, RFNaSPO y RFNaSPS mediante DTP. El eje de abscisas representa la temperatura en grados Kelvin y en el de ordenadas F representa en número de mmol desorbidos de CO o CO2 por gramo de muestra en un segundo 15 Figure 6.- Determination of oxygenated groups on the surface of aerogels, RFNaS, RFNaSPO and RFNaSPS by DTP. The axis of abscissa represents the temperature in degrees Kelvin and in that of ordinates F represents in number of mmol desorbed of CO or CO2 per gram of sample in a second

Figura 7.- FTIR de aerogeles de carbón funcionalizados Figure 7.- FTIR of functionalized carbon aerogels

Figura 8.- Reacción de Friedländer entre 2-amino-5-clorobenzaldehído (1a) y acetilacetato de etilo (2a) catalizada por aerogeles de carbón, a 50ºC, en ausencia de 20 disolvente. A) muestra la evolución temporal del rendimiento de quinolina 3a en presencia de RFCoS, B) el rendimiento de quinolina 3a en presencia de RFS, RFNaS y RFCoS a los 240 minutos de tiempo de reacción y C) el rendimiento de quinolina 3a en presencia de MCF, NbMCF y RFCoS a los 180 minutos de tiempo de reacción. Figure 8.- Friedländer reaction between 2-amino-5-chlorobenzaldehyde (1a) and ethyl acetylacetate (2a) catalyzed by carbon aerogels, at 50 ° C, in the absence of solvent. A) shows the temporal evolution of the quinoline 3a yield in the presence of RFCoS, B) the quinoline 3a yield in the presence of RFS, RFNaS and RFCoS at 240 minutes of reaction time and C) the quinoline 3a yield in the presence of MCF, NbMCF and RFCoS at 180 minutes of reaction time.

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Figura 9. Reacción de Friedländer entre 2-amino-5-clorobenzaldehído (1) y acetilacetato de etilo (2a) catalizada por materiales de carbón tratados con agentes oxidantes RFSPO, RFSPS, RFNaSPO, RFNaPS , a 50ºC, en ausencia de disolvente. A) Muestra el rendimiento de quinolina 3a en presencia de RFS, RFSPO y RFPS a los 240 minutos de tiempo de reacción y B) el rendimiento de quinolina 3a en 30 presencia del RFNaS, RFNaSPO a los 240 minutos de tiempo de reacción. Figure 9. Friedländer reaction between 2-amino-5-chlorobenzaldehyde (1) and ethyl acetylacetate (2a) catalyzed by carbon materials treated with oxidizing agents RFSPO, RFSPS, RFNaSPO, RFNaPS , at 50 ° C, in the absence of solvent A) It shows the performance of quinoline 3a in the presence of RFS, RFSPO and RFPS at 240 minutes of reaction time and B) the performance of quinoline 3a in the presence of RFNaS, RFNaSPO at 240 minutes of reaction time.

Figura 10.- Reacción de Friedländer entre 2-amino-5-clorobenzaldehído (1) y acetilacetato de etilo (2a) catalizada por aerogeles de carbón dopados con metales de transición, a 50ºC, en ausencia de disolvente. A) muestra el rendimiento de quinolina 35 3a en presencia de RFCuS, RFNiS, RFPtS a los 240 minutos de tiempo de reacción, Figure 10.- Friedländer reaction between 2-amino-5-chlorobenzaldehyde (1) and ethyl acetylacetate (2a) catalyzed by carbon aerogels doped with transition metals, at 50 ° C, in the absence of solvent. A) shows the performance of quinoline 35 3a in the presence of RFCuS, RFNiS, RFPtS at 240 minutes of reaction time,

B) el rendimiento de quinolina 3a en presencia de RFCuS, RFCu500, RFCu10001%, RFCu10003% a los 240 minutos de tiempo de reacción y C) la evolución temporal evolución temporal del rendimiento de quinolina 3a en presencia de RFCoS y RFCuS, B) the quinoline 3a yield in the presence of RFCuS, RFCu500, RFCu10001%, RFCu10003% at 240 minutes of reaction time and C) the temporal evolution time evolution of the quinoline 3a yield in the presence of RFCoS and RFCuS,

Figura 11.- Reacción de Friedländer entre 2-amino-5-clorobenzaldehído (1) y 5 acetilacetato de etilo (2a) catalizada por RFCoS, RFCo500 y RFCo1000, a 50ºC, en ausencia de disolvente Figure 11.- Friedländer reaction between 2-amino-5-chlorobenzaldehyde (1) and 5 ethyl acetylacetate (2a) catalyzed by RFCoS, RFCo500 and RFCo1000, at 50 ° C, in the absence of solvent

Figura 12.- Reacción de Friedländer entre 2-amino-5-clorobenzaldehído (1) y acetilacetato de etilo (2a) catalizada por RFCo500,RFNa500, RFNa500Co1, 10 RFNa500Co3 y RFNa500Co5 A) a 50ºC, B) a 30ºC, en ausencia de disolvente a los 15 min de tiempo de reacción. Figure 12.- Friedländer reaction between 2-amino-5-chlorobenzaldehyde (1) and ethyl acetylacetate (2a) catalyzed by RFCo500, RFNa500, RFNa500Co1, 10 RFNa500Co3 and RFNa500Co5 A) at 50 ° C, B) at 30 ° C, in the absence of solvent at 15 min of reaction time.

Figura 13.- Reacción de Friedländer entre 2-amino-5-clorobenzaldehído (1) y acetilacetato de etilo (2a) catalizada por aerogeles de carbón que contienen Co(0) y 15 posteriormentetratados con agentes oxidantes RFCoSPO, RFCoSPS, RFCo500PO, RFCo1000PO , a 50ºC, en ausencia de disolvente. Figure 13.- Friedländer reaction between 2-amino-5-chlorobenzaldehyde (1) and ethyl acetylacetate (2a) catalyzed by carbon aerogels containing Co (0) and 15 subsequently treated with oxidizing agents RFCoSPO, RFCoSPS, RFCo500PO, RFCo1000PO , at 50 ° C, in the absence of solvent.

Figura 14.- Reacción de Friedländer entre 2-amino-5-clorobenzaldehído (1) y acetilacetato de etilo (2a) catalizada por poraerogelesde carbón que contienen Co(0) y 20 posteriormente tratados con agentes oxidantes RFNa500Co3PO , a 50ºC, en ausencia de disolvente. Figure 14.- Friedländer reaction between 2-amino-5-chlorobenzaldehyde (1) and ethyl acetylacetate (2a) catalyzed by carbon poraerogels containing Co (0) and 20 subsequently treated with oxidizing agents RFNa500Co3PO , at 50 ° C, in the absence of solvent.

DESCRIPCIÓN DETALLADA DE LA INVENCIÓN DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

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Definiciones Definitions

En la presente invención, se entenderá por “condensación de Friedländer” (o “reacción de Friedländer”) a cualquier condensación de compuestos 2-aminoarilcarbonílicos, aldehídos o cetonas, y otros compuestos carbonílicos, con hidrógenos enolizables. 30 In the present invention, "Friedländer condensation" (or "Friedländer reaction") shall be understood as any condensation of 2-aminoarylcarbonyl compounds, aldehydes or ketones, and other carbonyl compounds, with enolizable hydrogens. 30

Se entenderá por “quinolinas” a aquellos compuestos químicos de Fórmula General A: "Quinolines" means those chemical compounds of General Formula A:

donde, where,

R1, R2 y R3 pueden ser, indistintamente: 5 R1, R2 and R3 can be, interchangeably: 5

 cadenas hidrocarbonadas lineales o ramificadas, conteniendo grupos aromáticos o alifáticos, o ambos, conteniendo o no heteroátomos como F, Cl, Br, I, N y/o O.  linear or branched hydrocarbon chains, containing aromatic or aliphatic groups, or both, containing or not heteroatoms such as F, Cl, Br, I, N and / or O.

 grupos aromáticos conteniendo cadenas alifáticos o no, conteniendo o no heteroátomos como F, Cl, Br, I, o N y/o O. 10  aromatic groups containing aliphatic chains or not, containing or not heteroatoms such as F, Cl, Br, I, or N and / or O. 10

De forma particular, In particular

 R1 y R2 pueden ser cadenas hidrocarbonadas, lineales o ramificadas, conteniendo grupos aromáticos o alifáticos, insaturados o no, conteniendo o no heteroátomos como N y/o O; y 15  R1 and R2 may be hydrocarbon chains, linear or branched, containing aromatic or aliphatic groups, unsaturated or not, containing or not heteroatoms such as N and / or O; and 15

 R3 es un grupo que contiene heteroátomos como F, Cl, Br, I, o N y/o O.  R3 is a group that contains heteroatoms such as F, Cl, Br, I, or N and / or O.

Se entenderá por “catalizador heterogéneo” una sustancia que, añadida en cantidades muy inferiores a la estequiométrica, aumenta la velocidad de un determinado proceso; en los procesos de catálisis heterogénea, catalizador y 20 reactivos se encuentran en diferentes fases. En particular, un catalizador heterogéneo de carbón es un catalizador en el que la fase activa se encuentra dispersa sobre un a de carbón, preferentemente aerogel de carbón. "Heterogeneous catalyst" means a substance that, added in quantities much lower than the stoichiometric, increases the speed of a certain process; In the processes of heterogeneous catalysis, catalyst and 20 reagents are in different phases. In particular, a heterogeneous carbon catalyst is a catalyst in which the active phase is dispersed over a coal a, preferably coal airgel.

Se entenderá como “pretratamiento” a un proceso consistente en un 25 calentamiento en atmósfera inerte o reductora, dependiendo de la sal precursora de la fase activa, y del estado de oxidación final que se requiera. Es un proceso habitual en el proceso de síntesis de catalizadores y se realiza para descomponer una sal precursora y transformarla en la fase activa deseada. En atmósfera inerte algunas sales descomponen a óxidos, en atmósfera reductora 30 "Pretreatment" means a process consisting of heating in an inert or reducing atmosphere, depending on the precursor salt of the active phase, and the final oxidation state that is required. It is a common process in the catalyst synthesis process and is performed to decompose a precursor salt and transform it into the desired active phase. In an inert atmosphere some salts decompose oxides, in a reducing atmosphere 30

(H2) normalmente se lleva a estado de oxidación cero (metal puro) y se hace más para metales nobles (Pt, Pd, Ru, Rh, etc). En los catalizadores descritos y empleados en la presente invención, el reductor es el propio soporte de carbón que transforma metales de transición (Co, Ni, Cu) en metales en estado de oxidación cero (por ejemplo, Co(0), Ni(0) o Cu (0)). 5 (H2) is normally brought to zero oxidation (pure metal) and more is done for noble metals (Pt, Pd, Ru, Rh, etc). In the catalysts described and used in the present invention, the reducer is the carbon support itself that transforms transition metals (Co, Ni, Cu) into metals in a state of zero oxidation (for example, Co (0), Ni (0 ) or Cu (0)). 5

Catalizadores de la invención Catalysts of the invention

Otro objeto de la invención se refiere a catalizadores de carbón, en adelante “catalizadores de la invención”, que son útiles como catalizadores 10 heterogéneos en la condensación de Friedländer descrita previamente. Es decir, catalizadores que comprenden aerogeles de carbón para catalizar una condensación de Friedländer. Another object of the invention relates to carbon catalysts, hereinafter "catalysts of the invention", which are useful as heterogeneous catalysts in the Friedländer condensation described previously. That is, catalysts comprising carbon aerogels to catalyze a condensation of Friedländer.

En una realización particular, los catalizadores son catalizadores heterogéneos 15 formados por metales, preferentemente metales de transición, y aerogeles de carbón. In a particular embodiment, the catalysts are heterogeneous catalysts formed by metals, preferably transition metals, and carbon aerogels.

En una realización preferente, los catalizadores comprenden aerogeles de carbón mesoporosos. 20 In a preferred embodiment, the catalysts comprise mesoporous carbon aerogels. twenty

En una realización particular, el carbón empleado en la síntesis del aerogel se puede activar. In a particular embodiment, the carbon used in the synthesis of the airgel can be activated.

En una realización más particular, el aerogel de carbón está dopado con los 25 metales. In a more particular embodiment, the carbon airgel is doped with the 25 metals.

En otra realización más particular, los metales se encuentran soportados sobre el aerogel de carbón. In another more particular embodiment, the metals are supported on the coal airgel.

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En otra realización particular el catalizador comprende partículas metálicas seleccionadas del grupo compuesto por Co, Ni, Cu y Pt. In another particular embodiment, the catalyst comprises metal particles selected from the group consisting of Co, Ni, Cu and Pt.

En una realización preferente el catalizador comprende un aerogel de carbón, preferentemente mesoporoso, y la fase activa es Co(0). Más concretamente, el catalizador comprende un aerogel de carbón mesoporoso ontenido al usar Na2CO3 como catalizador, que es impregnado y pretratado para obtener Co(0) como fase activa. 5 In a preferred embodiment the catalyst comprises a carbon airgel, preferably mesoporous, and the active phase is Co (0). More specifically, the catalyst comprises a mesoporous carbon airgel contained when using Na2CO3 as a catalyst, which is impregnated and pretreated to obtain Co (0) as the active phase. 5

En una realización también preferente, los metales se encuentran en forma de nanopartículas metálicas. In a also preferred embodiment, the metals are in the form of metal nanoparticles.

Procedimiento de la invención 10 Method of the invention 10

En este contexto, el primer objeto de la invención es un procedimiento de síntesis de quinolinas, o “procedimiento de la invención”, que comprende una condensación de Friedländer catalizada empleando los catalizadores de la invención. In this context, the first object of the invention is a quinoline synthesis process, or "process of the invention", which comprises a condensation of catalyzed Friedländer using the catalysts of the invention.

15  fifteen

Concretamente, se describe una síntesis de quinolinas por reacción de 2-aminoarilaldehídos con otros compuestos carbonílicos, con hidrógenos enolizables, en presencia de un catalizador heterogéneo que comprende un aerogel de carbón tal y como se representa de forma general en el esquema 1. Specifically, a synthesis of quinolines by reaction of 2-aminoarylaldehydes with other carbonyl compounds, with enolizable hydrogens, is described in the presence of a heterogeneous catalyst comprising a carbon airgel as generally represented in scheme 1.

20  twenty

Esquema 1. Reacción de Friedländer entre 2-aminoarilaldehidos y otros compuestos carbonílicos Scheme 1. Friedländer reaction between 2-aminoarylaldehydes and other carbonyl compounds

Junto con el elevado rendimiento, una de las ventajas que presenta este 25 procedimiento es que se puede realizar en ausencia de disolvente. Por tanto, en una realización particular, el procedimiento de la invención se realiza en ausencia de disolvente. Together with the high yield, one of the advantages of this process is that it can be performed in the absence of solvent. Therefore, in a particular embodiment, the process of the invention is performed in the absence of solvent.

En una realización preferente el procedimiento de la invención emplea una cantidad de 30 catalizador inferior al 10% en peso sobre el peso total (p/p) de las cantidades estequiométricas de los reactivos de partida. En algunos casos concretos, el In a preferred embodiment the process of the invention employs an amount of catalyst less than 10% by weight over the total weight (w / w) of the stoichiometric amounts of the starting reagents. In some specific cases, the

procedimiento sólo requiere cantidades de catalizador en cantidades que no superan el 5% p/p con respecto a las cantidades estequiométricas de los reactivos de partida. The process only requires amounts of catalyst in amounts not exceeding 5% w / w with respect to the stoichiometric amounts of the starting reagents.

MODOS DE REALIZACIÓN REALIZATION MODES

5  5

A continuación se detallan los procedimientos de síntesis de los catalizadores y de las quinolinas correspondientes: The synthesis procedures of the catalysts and the corresponding quinolines are detailed below:

Procedimiento general de preparación de los catalizadores: General procedure for preparing the catalysts:

Todas las síntesis están basadas en la reacción de polimerización de resorcinol (R) y 10 formaldehído (F) inicialmente patentada por Pekala [Pekala RW. “Lowdensity, resorcinol–formaldehyde aerogels”. US 4,873,218; 1989]. Más recientemente, la síntesis de geles de carbón dopados con metales y algunas de sus aplicaciones como catalizadores o electrocatalizadores se han patentado también por los autores [patentes ES 2 366 848 y ES 2 369 269]. Para este trabajo, los materiales de carbón 15 objeto de estudio se sintetizaron modificando y optimizando los procedimientos descritos en la literatura con objeto de obtener una amplia gama de materiales con diversas características físico-químicas. All syntheses are based on the polymerization reaction of resorcinol (R) and formaldehyde (F) initially patented by Pekala [Pekala RW. "Lowdensity, resorcinol – formaldehyde aerogels". US 4,873,218; 1989]. More recently, the synthesis of carbon gels doped with metals and some of their applications as catalysts or electrocatalysts have also been patented by the authors [patents ES 2 366 848 and ES 2 369 269]. For this work, the carbon materials under study were synthesized by modifying and optimizing the procedures described in the literature in order to obtain a wide range of materials with various physical-chemical characteristics.

En un experimento típico, se prepara una mezcla de resorcinol (R) y formaldehído (F) 20 en agua (W). La presencia o no de una sal que actúa como catalizador de polimerización y/o precursor metálico determinará la naturaleza del catalizador heterogéneo (dopado o soportado, Esquema 1). Se obtienen materiales dopados, que pueden ser utilizados directamente como catalizadores heterogéneos, si en la disolución original se disuelve una sal precursora del metal de transición 25 correspondiente. Alternativamente, una vez preparado un aerogel de carbón o aerogel activado de carbón puro, una sal del correspondiente metal de transición se deposita por impregnación sobre el material de carbón y el posterior tratamiento térmico conlleva a la formación de la fase activa obteniendo así catalizadores soportados. In a typical experiment, a mixture of resorcinol (R) and formaldehyde (F) 20 in water (W) is prepared. The presence or absence of a salt that acts as a polymerization catalyst and / or metal precursor will determine the nature of the heterogeneous catalyst (doped or supported, Scheme 1). Doped materials are obtained, which can be used directly as heterogeneous catalysts, if a precursor salt of the corresponding transition metal 25 is dissolved in the original solution. Alternatively, once a carbon airgel or activated pure carbon airgel is prepared, a salt of the corresponding transition metal is deposited by impregnation on the carbon material and the subsequent thermal treatment leads to the formation of the active phase thus obtaining supported catalysts.

30  30

La polimerización transcurrió durante un día a 25ºC, dos días a 50ºC y cinco días a 80ºC en un molde de vidrio de diámetro 0,5 cm; a continuación, los geles así obtenidos se cortaron en pellets de 5mm, se sumergieron en acetona durante 2 días y se secaron con CO2 supercrítico. Estos geles poliméricos se carbonizaron posteriormente a distintas temperaturas generando geles de carbón. Los geles de carbón activados se 35 obtuvieron a partir de estos carbonizados mediante tratamientos con vapor de agua a alta temperatura (900ºC). The polymerization took place for one day at 25 ° C, two days at 50 ° C and five days at 80 ° C in a 0.5 cm diameter glass mold; then, the gels thus obtained were cut into 5mm pellets, immersed in acetone for 2 days and dried with supercritical CO2. These polymer gels were subsequently carbonized at different temperatures generating carbon gels. Activated carbon gels were obtained from these carbonized by steam treatment at high temperature (900 ° C).

Su química superficial se ajustó también mediante tratamientos con diversos oxidantes, se presentan aquí resultados obtenidos con peróxido de hidrógeno o persulfato amónico. El tratamiento se llevó a cabo usando una ratio de 1 g de aerogel de carbón tratado con 10 mL de H2O2 concentrado (9,8 M), durante 48 horas, en un baño con agitación continua a 25ºC; tras este tiempo la muestra se lavó con 5 abundante agua destilada y se secó en estufa a 110ºC. El tratamiento con (NH4)2S2O8, se llevó a cabo con una disolución saturada de esta sal en ácido sulfúrico 1 M (1 g de carbón/10 mL de disolución), durante 48 horas, en un baño con agitación continua a 25ºC; posteriormente la muestra se lavó con agua destilada hasta eliminar los iones (SO4)2-. 10 Its surface chemistry was also adjusted by treatments with various oxidants, results obtained with hydrogen peroxide or ammonium persulfate are presented here. The treatment was carried out using a ratio of 1 g of carbon airgel treated with 10 mL of concentrated H2O2 (9.8 M), for 48 hours, in a bath with continuous stirring at 25 ° C; after this time the sample was washed with plenty of distilled water and dried in an oven at 110 ° C. The treatment with (NH4) 2S2O8 was carried out with a saturated solution of this salt in 1 M sulfuric acid (1 g of coal / 10 mL of solution), for 48 hours, in a bath with continuous stirring at 25 ° C; subsequently the sample was washed with distilled water until the ions (SO4) 2- were removed. 10

Los esquemas de preparación aparecen esquematizados en la Figuras 1 y 2, indicando las variables de síntesis y los productos finales. The preparation schemes are schematized in Figures 1 and 2, indicating the synthesis variables and the final products.

En la Tabla 1 se resumen la relación molar R/F (donde “R” indica resorcinol y “F” 15 indica formaldehido), R/W (donde “W” es agua), R/C (donde “C” es el catalizador empleado en la polimerización R-F), “T” indica la temperatura de carbonización y también se detallan las condiciones de activación y los tratamientos para la modificación de la química superficial del material. La nomenclatura indica que se trata de materiales obtenidos a partir de R-F, el metal usado en la sal precursora, la 20 temperatura de carbonización, la activación en vapor de agua (S), y el tratamiento de funcionalización con H2O2 (PO) o (NH4)2S2O8(PS). Se incluyen también las referencias bibliográficas para las muestras previamente preparadas; el resto, se sintetizaron específicamente para la presente invención. Table 1 summarizes the R / F molar ratio (where “R” indicates resorcinol and “F” 15 indicates formaldehyde), R / W (where “W” is water), R / C (where “C” is the catalyst used in RF polymerization), "T" indicates the carbonization temperature and also the activation conditions and treatments for the modification of the surface chemistry of the material are detailed. The nomenclature indicates that these are materials obtained from RF, the metal used in the precursor salt, the carbonization temperature, the activation in water vapor (S), and the functionalization treatment with H2O2 (PO) or ( NH4) 2S2O8 (PS). Bibliographic references for previously prepared samples are also included; the rest, were synthesized specifically for the present invention.

25  25

Catalizador  Catalyst
R/F R/W R/C C T (°C) Activación con W(g) Funcionalizacion Ref  R / F R / W R / C C T (° C) Activation with W (g) Functionalization Ref

RFS  RFS
1/2 1/8 0 - 1000 900°C/ 2h 1  1/2 1/8 0 - 1000 900 ° C / 2h 1

RFSPO  RFSPO
Muestras derivadas del RFS H2O2 -  Samples derived from RFS H2O2 -

RFNaS  RFNaS
1/2 1/8 800 Na2CO3 1000 900°C/ 2h 1  1/2 1/8 800 Na2CO3 1000 900 ° C / 2h 1

RFNaSPO  RFNaSPO
Muestras derivadas del RFNaS H2O2 -  Samples derived from RFNaS H2O2 -

RFNaSPS  RFNaSPS
(NH4)2S2O8 -  (NH4) 2S2O8 -

RFNa500  RFNa500
1/2 1/15 300 Na2CO3 500 -- 2  1/2 1/15 300 Na2CO3 500 - 2

RFNa500Co1 RFNa500Co3 RFNa500Co5  RFNa500Co1 RFNa500Co3 RFNa500Co5
Muestras derivadas del RFNa500 Impregnación con Co(AcO)2 + T a 350ºC/He -  Samples derived from RFNa500 Impregnation with Co (AcO) 2 + T at 350ºC / He -

RFCo500  RFCo500
1/2 1/8 1wt% Co(AcO)2 500 3  1/2 1/8 1wt% Co (AcO) 2 500 3

RFCo500PO  RFCo500PO
Muestra derivada del RFCo500 H2O2 -  Sample derived from RFCo500 H2O2 -

RFCo1000  RFCo1000
1/2 1/8 1wt% Co(AcO)2 1000 3  1/2 1/8 1wt% Co (AcO) 2 1000 3

RFCo100PO  RFCo100PO
Muestras derivada del RFCo1000 - H2O2 -  Samples derived from RFCo1000 - H2O2 -

RFCoS  RFCoS
900°C/ 2h -  900 ° C / 2h -

RFCoSPO  RFCoSPO
- H2O2 -     - H2O2 -

RFCoSPS  RFCoSPS
Muestras derivada del RFCoS - (NH4)2S2O8 -  Samples derived from RFCoS - (NH4) 2S2O8 -

Tabla 1. Nomenclatura y condiciones de síntesis de aerogeles de carbón. “Ref” indica la referencia bibliográfica donde se describe la síntesis del aerogel: 1: Carbon 37 (1999) 1199, 2: Appl.Catal. B: 75 (2007) 312 y 3: Langmuir, 16 (9), 2000. 4367. Table 1. Nomenclature and synthesis conditions of carbon aerogels. "Ref" indicates the bibliographic reference describing the synthesis of the airgel: 1: Carbon 37 (1999) 1199, 2: Appl.Catal. B: 75 (2007) 312 and 3: Langmuir, 16 (9), 2000. 4367.

Caracterización de los catalizadores 5 Characterization of catalysts 5

Los experimentos de TG-ATD ponen de manifiesto que todos los sólidos sintetizados son estables aproximadamente hasta 350ºC en aire. The TG-ATD experiments show that all synthesized solids are stable at approximately 350 ° C in air.

La caracterización de los sólidos sintetizados se llevó a cabo por determinación de sus características texturales  área superficial, volumen y distribución de tamaño de poro - mediante adsorción/desorción de N2 a 77 K y por porosimetría de Hg, su composición 10 química por análisis elemental y la naturaleza de los grupos oxigenados por desorción a temperatura programada (TPD) e Infrarrojo por transformada de Fourier, FTIR, su estructura cristalina por Difracción de R-X (DRX) y su morfología mediante Microscopias Electrónica. The characterization of the synthesized solids was carried out by determining their textural characteristics  surface area, volume and pore size distribution - by adsorption / desorption of N2 at 77 K and by Hg porosimetry, its chemical composition by elemental analysis and the nature of the oxygenated groups by desorption at programmed temperature (TPD) and Infrared by Fourier transform, FTIR, its crystalline structure by RX diffraction (DRX) and its morphology by electron microscopy.

15  fifteen

En la Tabla 2 se muestran las características texturales de algunos de los materiales sintetizados: Table 2 shows the textural characteristics of some of the synthesized materials:

Aerogel  Airgel
SBET (m2/gr) Sext (m2/gr) W0 (cm3/g) L0 (nm) V2 (cm3/g) V3 (cm3/g) Metal (%)  SBET (m2 / gr) Sext (m2 / gr) W0 (cm3 / g) L0 (nm) V2 (cm3 / g) V3 (cm3 / g) Metal (%)

RFS  RFS
1085 35 0,377 1,29 0,035 0,984 0,0  1085 35 0.377 1.29 0.035 0.984 0.0

RFNa500  RFNa500
641 337 0,19 0,61 1,020 0,997 n.d.  641 337 0.19 0.61 1,020 0.997 n.d.

RFNaS  RFNaS
1260 322 0,363 1,25 1,113 0,018 n.d.  1260 322 0.363 1.25 1,113 0.018 n.d.

RFCoS  RFCoS
219 88 -- -- 0,217 0,929 5,3  219 88 - - 0.217 0.929 5.3

RFCo500  RFCo500
660 132 -- -- 0,887 0,122 4,2  660 132 - - 0.887 0.122 4.2

RFCo1000  RFCo1000
388 57 -- -- 0,092 0,995 4,5  388 57 - - 0.092 0.995 4.5

Tabla 2. Caracterización textural de los aerogeles de carbón sintetizados. Table 2. Textural characterization of synthesized carbon aerogels.

n.d.= no detectado, concentración por debajo del límite de detección. % Metal obtenido a partir del contenido en cenizas. 20 n.d. = not detected, concentration below the detection limit. % Metal obtained from the ash content. twenty

SBET = superfice BET, Sext = surperficie de macro y mesoporos determinados por porosimetria de Hg, W0 y L0 = diámetro y volumen de los microporos determinados por adsorción de N2, respectivamente. SBET = BET surface, Sext = macro and mesopore surface determined by porosimetry of Hg, W0 and L0 = diameter and volume of micropores determined by adsorption of N2, respectively.

Como se observa en la tabla 2, la porosidad está enormemente influenciada por la presencia de y la naturaleza de sales en la disolución, la temperatura de carbonización y los procesos de activación. Esto se pone también de manifiesto en la distribución de macro y mesoporos obtenida por porosimetría de mercurio (Figura 3) para las muestras dopadas con Co. Al aumentar la temperatura (T) de carbonización la 5 porosidad se ensancha por la mayor pérdida de peso y, tras la activación, se desarrolla tanto la meso como la macroporosidad a partir del diámetro medio del carbonizado precursor. As seen in Table 2, the porosity is greatly influenced by the presence of and the nature of salts in the solution, the carbonization temperature and the activation processes. This is also evident in the distribution of macro and mesopores obtained by mercury porosimetry (Figure 3) for samples doped with Co. By increasing the temperature (T) of carbonization the 5 porosity is widened by the greater weight loss and After activation, both meso and macroporosity develop from the average diameter of the precursor carbonized.

Puesto que en todos los casos se ha partido de una ratio R/F = ½, y por lo general de 10 una disolución R/W= 1/8, la composición química de la fracción orgánica en los aerogeles obtenidos es aproximadamente constante. Durante la carbonización, la pérdida de peso aumenta con la temperatura de tratamiento, disminuyendo el contenido en heteroátomos O, H, y aumentando la proporción de C. Tanto la muestra RF y RFNa, carbonizadas a 1000ºC, presentan un contenido en C = 96% y H = 0,5%, 15 determinado por análisis elemental en las muestras dopadas (RFCo), durante la carbonización se produce simultáneamente la descomposición de la sal precursora; el metal aparece, en este caso, reducido (pico a 44,12ºC corresponde a I100 del Co metálico) (Figura 4). La proporción de metal (Tabla 2) aumenta al aumentar la pérdida de peso en cada tratamiento (gasificación de la parte orgánica). 20 Since in all cases a ratio R / F = ½ has been used, and generally a solution R / W = 1/8, the chemical composition of the organic fraction in the aerogels obtained is approximately constant. During carbonization, the weight loss increases with the treatment temperature, decreasing the content of heteroatoms O, H, and increasing the proportion of C. Both the RF and RFNa sample, charred at 1000 ° C, have a C content = 96% and H = 0.5%, determined by elemental analysis in the doped samples (RFCo), during the carbonization the decomposition of the precursor salt simultaneously occurs; the metal appears, in this case, reduced (peak at 44.12 ° C corresponds to I100 of the metallic Co) (Figure 4). The proportion of metal (Table 2) increases with increasing weight loss in each treatment (gasification of the organic part). twenty

Las microfotografías de microscopía electrónica de transmisión de alta resolución, HRTEM, (Figura 5) muestran la influencia del tratamiento térmico en la dispersión de la fase activa. Se observa como las partículas de metal son tan pequeñas, tras la carbonización a 500ºC, que en su mayor parte permanecen por debajo del límite de 25 detección; estos resultados están de acuerdo con la DRX (Figura 4), donde no se observan los picos de difracción del metal, indicando que su tamaño está por debajo de los 4 nm. Sin embargo, al carbonizar a 1000ºC, el Co aparece formando una alta distribución de nanopartículas de tamaño entorno a los 10-15 nm. High resolution transmission electron microscopy microphotographs, HRTEM, (Figure 5) show the influence of thermal treatment on the dispersion of the active phase. It is observed how the metal particles are so small, after carbonization at 500 ° C, that they mostly remain below the limit of detection; These results are in agreement with the DRX (Figure 4), where the diffraction peaks of the metal are not observed, indicating that their size is below 4 nm. However, when carbonized at 1000 ° C, Co appears to form a high distribution of nanoparticles of size around 10-15 nm.

30  30

Finalmente, respecto a la química superficial de los catalizadores, como se ha comentado anteriormente, el soporte carbonoso presenta por lo general un bajo contenido en oxígeno. La introducción de grupos oxigenados se llevó a cabo mediante tratamientos con PO y PS y su análisis cuantitativo se realizó mediante experimentos de DTP (Figura 6); el análisis cualitativo se realiza mediante el análisis de los perfiles 35 de las curvas de DTP y por FTIR. Finally, with respect to the surface chemistry of the catalysts, as mentioned above, the carbonaceous support generally has a low oxygen content. The introduction of oxygenated groups was carried out by treatments with PO and PS and their quantitative analysis was carried out by DTP experiments (Figure 6); Qualitative analysis is performed by analyzing profiles 35 of the DTP curves and by FTIR.

Muestra  Sample
O CO CO2 CO/CO2  O CO CO2 CO / CO2

(%) (moles/g)  (%) (moles / g)

RFNaS  RFNaS
1,7 526 266 1,98  1.7 526 266 1.98

RFNaSPO  RFNaSPO
5,0 1863 640 2,91  5.0 1863 640 2.91

RFNaSPS  RFNaSPS
13,7 3933 2319 1,70  13.7 3933 2319 1.70

5  5

Tabla 3. Composición de los aerogelesRFNaS, RFNaSPO y RFNaSPS. Table 3. Composition of the aerogelesRFNaS, RFNaSPO and RFNaSPS.

En la Figura 6 se muestra un ejemplo del aumento del contenido en oxígeno de los soportes, en ausencia de metal, en función del tratamiento de oxidación. En la Tabla 3 se recogen los contenidos en oxígeno, calculados a partir de las cantidades de CO y 10 CO2 desorbidos, así como la ratio CO/CO2. Los grupos que desorben como CO2 son los más ácidos, fundamentalmente grupos carboxílicos, que descomponen por debajo de 400ºC, los anhídridos entorno a los 450-550ºC, mientras que las lactonas presentan mayor estabilidad térmica. Los grupos que desorben CO son en general menos ácidos; la aparición de un pico en simultáneo con el pico del CO2 indica la presencia 15 de anhídridos, los fenoles descomponen entorno a los 700ºC, mientras que quinonas y carbonilos lo hacen a más alta temperatura (> 900ºC). Claramente los tratamientos con PS introducen mayor concentración de oxígeno, específicamente grupos carboxílicos (Figura 6B), lo que hace que la superficie sea simultáneamente más ácida e hidrofílica. Los FTIR de las muestras, tanto soportes como catalizadores dopados, 20 muestran tras la funcionalización con PS una intensa banda a 1720 cm-1 asociada a la vibración C=O en grupos carboxílicos, y carbonílicos, cetonas o aldehídos. Dicha banda no es significativa tras los tratamientos con PO (Figura 7). Figure 6 shows an example of the increase in oxygen content of the supports, in the absence of metal, depending on the oxidation treatment. Table 3 shows the oxygen contents, calculated from the amounts of CO2 and 10 CO2 desorbed, as well as the CO / CO2 ratio. The groups that desorbed as CO2 are the most acidic, mainly carboxylic groups, which decompose below 400 ° C, anhydrides around 450-550 ° C, while lactones have greater thermal stability. The groups that desorb CO are generally less acidic; the appearance of a peak simultaneously with the CO2 peak indicates the presence of anhydrides, the phenols decompose around 700 ° C, while quinones and carbonyls do so at a higher temperature (> 900 ° C). Clearly, treatments with PS introduce a higher concentration of oxygen, specifically carboxylic groups (Figure 6B), which makes the surface simultaneously more acidic and hydrophilic. The FTIR of the samples, both supports and doped catalysts, 20 show after functionalization with PS an intense band at 1720 cm-1 associated with vibration C = O in carboxylic groups, and carbonyl, ketones or aldehydes. This band is not significant after PO treatments (Figure 7).

Síntesis de quinolinas 25 Synthesis of quinolines 25

En un experimento típico, a una mezcla de 2-amino-5-clorobenzaldehido (0,5mmol), acetilacetato de etilo (5 mmol), a 50ºC, se le añade el catalizador correspondiente (25 mg; cantidad inferior al 10% en peso con respecto a las cantidades estequiométricas de los reactivos empleados) y la mezcla de reacción se mantiene con agitación durante 240 minutos; se tomaron muestras a los 15, 30, 60, 120, 180 y 240 minutos de 30 tiempo de reacción. A continuación, a cada muestra se le añadió CH2Cl2 (0,5 mL) y el catalizador se eliminó por filtración. Seguidamente, el disolvente y los reactivos en exceso se eliminaron mediante evaporación a presión reducida. Las reacciones se siguieron por cromatografía en capa fina (DC-Aulofolien/Kieselgel 60, F245, Merck) empleando como disolventes mezclas de CH2Cl2/EtOH, en una proporción de 98:2. 35 In a typical experiment, a corresponding catalyst (25 mg; amount less than 10% by weight) is added to a mixture of 2-amino-5-chlorobenzaldehyde (0.5mmol), ethyl acetylacetate (5 mmol), at 50 ° C with respect to the stoichiometric amounts of the reagents used) and the reaction mixture is kept under stirring for 240 minutes; Samples were taken at 15, 30, 60, 120, 180 and 240 minutes of reaction time. Next, CH2Cl2 (0.5 mL) was added to each sample and the catalyst was removed by filtration. Then, the solvent and excess reagents were removed by evaporation under reduced pressure. The reactions were followed by thin layer chromatography (DC-Aulofolien / Kieselgel 60, F245, Merck) using as solvents mixtures of CH2Cl2 / EtOH, in a ratio of 98: 2. 35

La caracterización de las quinolinas sintetizadas se realizó por Resonancia Magnética Nuclear de Protón, 1H RMN (Bruker AVANCE, DPX-300, 300 MHz para 1H) usando DMSO-d6 como disolvente y tetrametilsilano como referencia interna. The characterization of the synthesized quinolines was performed by Proton Nuclear Magnetic Resonance, 1 H NMR (Bruker ADVANCE, DPX-300, 300 MHz for 1 H) using DMSO-d6 as solvent and tetramethylsilane as internal reference.

Ejemplo 1: Síntesis de 6-cloro-2-metilquinolin-3-carboxilato de etilo (3a). 5 Example 1: Synthesis of ethyl 6-chloro-2-methylquinolin-3-carboxylate (3a). 5

1H RMN (300 MHz, DMSO-d6, 25ºC, TMS) 8,84 (s, 1H), 8.27 (d, 3J (H,H)= 2.1 Hz, 1H), 7.99 (d, 3J (H,H)= 9 Hz, 1H), 7.85 (dd, 3J (H,H)= 2.4 Hz, 9 Hz, 1H), 4,38 (q, 3J (H,H)= 7.2 Hz, 2H), 2,85 (s, 3H), 1,38 (t, 3J (H,H)= 7.2 Hz, 3H). 1H NMR (300 MHz, DMSO-d6, 25 ° C, TMS) ,88.84 (s, 1H), 8.27 (d, 3J (H, H) = 2.1 Hz, 1H), 7.99 (d, 3J (H, H) = 9 Hz, 1H), 7.85 (dd, 3J (H, H) = 2.4 Hz, 9 Hz, 1H), 4.38 (q, 3J (H, H) = 7.2 Hz, 2H), 2, 85 (s, 3H), 1.38 (t, 3J (H, H) = 7.2 Hz, 3H).

Ejemplo 2: Síntesis de 6-cloro-2-fenilquinolin-3-carboxilato de etilo (3b). 10 Example 2: Synthesis of ethyl 6-chloro-2-phenylquinolin-3-carboxylate (3b). 10

1H RMN (300 MHz, DMSO-d6, 25ºC, TMS)  8,83 ( s, 1H), 8.32 (d, 3J (H,H)= 2.4 Hz, 1H), 8,16 (d, 3J (H,H)= 9 Hz, 1H), 7,9 (dd, 3J (H,H)= 2.4 Hz, 9 Hz, 1H), 7,6 - 7,57 (m, 2H), 7,52 – 7,49 (m, 3H), 4,11 (q, 3J (H,H)= 7.2 Hz, 2H), 1,17 (t, 3J (H,H)= 7.2 Hz, 3H). 1H NMR (300 MHz, DMSO-d6, 25 ° C, TMS)  8.83 (s, 1H), 8.32 (d, 3J (H, H) = 2.4 Hz, 1H), 8.16 (d, 3J ( H, H) = 9 Hz, 1H), 7.9 (dd, 3J (H, H) = 2.4 Hz, 9 Hz, 1H), 7.6 - 7.57 (m, 2H), 7.52 - 7.49 (m, 3H), 4.11 (q, 3J (H, H) = 7.2 Hz, 2H), 1.17 (t, 3J (H, H) = 7.2 Hz, 3H).

Ejemplo 3: Síntesis de 6-cloro-2-metilquinolin-3-carboxilato de terc-butilo (3c). 15 Example 3: Synthesis of tert-butyl 6-chloro-2-methylquinolin-3-carboxylate (3c). fifteen

1H RMN (300 MHz, DMSO-d6, 25ºC, TMS)8,74( s, 1H), 8.23 (d, 3J (H,H)= 2.4 Hz, 1H), 7.97 (d, 3J (H,H)= 9 Hz, 1H), 7,82 (dd, 3J (H,H)= 2.4 Hz, 9 Hz, 1H), 2,82 (s, 3H), 2,15 (s, 9H). 1H NMR (300 MHz, DMSO-d6, 25 ° C, TMS) 8.74 (s, 1H), 8.23 (d, 3J (H, H) = 2.4 Hz, 1H), 7.97 (d, 3J ( H, H) = 9 Hz, 1H), 7.82 (dd, 3J (H, H) = 2.4 Hz, 9 Hz, 1H), 2.82 (s, 3H), 2.15 (s, 9H) .

En la Figura 8 se muestra la influencia - de los catalizadores RFS, RFNaS, RFCoS -, 20 en la preparación de la quinolina 3a mediante una condensación Friëdlander entre 2-amino-5-clorobenzaldehído (1) y acetilacetato de etilo (2a) (Esquema 2). La muestras RFS y RFNaS son aerogeles de carbón puros con distinta porosidad; el primero de ellos es un material microporoso (Tabla 2) mientras el RFNaS es mesoporoso. La comparación entre RFNaS y RFCoS, ambas muestras mesoporosas, permite 25 establecer la influencia del Co en la reacción de síntesis de quinolina. Figure 8 shows the influence - of the catalysts RFS, RFNaS, RFCoS -, 20 on the preparation of quinoline 3a by means of a Friëdlander condensation between 2-amino-5-chlorobenzaldehyde (1) and ethyl acetylacetate (2a) ( Scheme 2). The RFS and RFNaS samples are pure carbon aerogels with different porosity; The first one is a microporous material (Table 2) while the RFNaS is mesoporous. The comparison between RFNaS and RFCoS, both mesoporous samples, allows us to establish the influence of Co in the quinoline synthesis reaction.

Esquema 2. Condensación Friëdlander entre 2-amino-5-clorobenzaldehído (1) y acetilacetato de etilo (2a). Scheme 2. Friëdlander condensation between 2-amino-5-chlorobenzaldehyde (1) and ethyl acetylacetate (2a).

30  30

Tal y como muestra la Figura 8, el aerogel de carbón sintetizado a partir de R/F y acetato de cobalto, RFCoS, condujo a la quinolina 3a con rendimiento casi cuantitativo As Figure 8 shows, the carbon airgel synthesized from R / F and cobalt acetate, RFCoS, led to quinoline 3a with almost quantitative yield

después de 60 min de tiempo de reacción; muestra una actividad catalítica muy superior a la que presentan los aerogeles análogos RFS, RFNaS (Figura 8B). Las diferencias fundamentales entre estos aerogeles, RFS, RFNaS y RFCoS, son tanto la porosidad de los materiales como su composición; en el caso del catalizador más activo, RFCoS, la superficie del material de carbón está decorada con nanopartículas 5 metálicas de Co. Mientras que RFS es un carbón típicamente microporoso, los aerogeles RFNaS y RFCoS presentan, además, cierta mesoporosidad (Figura 3; Tabla 2). Adicionalmente, en la Figura 8C, se muestra la comparación de la actividad catalítica de otros catalizadores, sílices mesoporosas en este caso dopadas o no con Nb como metal de transición para la condensación de Friedländer; como se puede 10 observar, aunque la sílice mesoporosa NbMCF condujo a la quinolina 3a con alto rendimiento (86%; 3 h) [A. Smuszkiewiczet al. (2013) J. Mol. Catal. A: Chem. 378:38]; el aerogel RFCoS, objeto de la presente invención, mostró una actividad superior. after 60 min of reaction time; shows a catalytic activity far superior to that presented by the analogue RFS, RFNaS aerogels (Figure 8B). The fundamental differences between these aerogels, RFS, RFNaS and RFCoS, are both the porosity of the materials and their composition; In the case of the most active catalyst, RFCoS, the surface of the carbon material is decorated with metallic nanoparticles of Co. While RFS is a typically microporous carbon, the RFNaS and RFCoS aerogels also have some mesoporosity (Figure 3; Table 2). Additionally, in Figure 8C, the comparison of the catalytic activity of other catalysts, mesoporous silicas in this case doped or not doped with Nb as transition metal for Friedländer condensation is shown; as can be seen, although NbMCF mesoporous silica led to quinoline 3a with high yield (86%; 3 h) [A. Smuszkiewiczet al. (2013) J. Mol. Catal. A: Chem. 378: 38]; The RFCoS airgel, object of the present invention, showed superior activity.

Teniendo en cuenta los resultados obtenidos, todo parece indicar que la porosidad 15 apenas tiene influencia en la actividad catalítica. Además, a la vista de las diferencias funcionales de la superficie de los aerogeles estudiados se puede concluir que la especie catalítica activa predominante en el aerogel RFCoS es Co(0). Taking into account the results obtained, everything seems to indicate that porosity 15 has hardly any influence on the catalytic activity. In addition, in view of the functional differences of the surface of the studied aerogels, it can be concluded that the predominant active catalytic species in the RFCoS airgel is Co (0).

A continuación se llevó a cabo el estudio de la actividad catalítica de aquellos 20 aerogeles que fueron tratados con agentes oxidantes. En la Figura 9 se puede observar que la incorporación de grupos oxigenados en la superficie de los soportes RFS y RFNaS, por tratamiento con oxidantes, dio lugar, en todos los casos, a la obtención de la quinolina 3a con mayor rendimiento debido fundamentalmente al aumento en el contenido en grupos superficiales oxigenados. No hay sin embargo, una 25 correlación directa entre el contenido en oxígeno y el rendimiento de la reacción, ya que se obtienen rendimientos similares tras la funcionalización con PO y PS, siendo sin embargo sus contenidos en oxígeno muy diferentes. (Figura 9). Next, the catalytic activity of those 20 aerogels that were treated with oxidizing agents was carried out. In Figure 9 it can be seen that the incorporation of oxygenated groups on the surface of the RFS and RFNaS supports, by treatment with oxidants, resulted, in all cases, to obtain quinoline 3a with greater performance due mainly to the increase in the content of oxygenated surface groups. There is, however, no direct correlation between oxygen content and reaction performance, since similar yields are obtained after functionalization with PO and PS, however their oxygen contents are very different. (Figure 9).

Además, la concentración de grupos ácidos en estos materiales no parece afectar 30 significativamente a la actividad catalítica observada, ya que el rendimiento de quinolina 3a obtenido en el proceso catalizado por RFNaSPO y RFNaSPS es de alrededor del 60% en ambos casos. In addition, the concentration of acidic groups in these materials does not seem to significantly affect the catalytic activity observed, since the quinoline 3a yield obtained in the process catalyzed by RFNaSPO and RFNaSPS is about 60% in both cases.

También se llevó a cabo un estudio la condensación de Friedländer catalizada por 35 aerogeles de carbón dopados con nanopartículas de otros metales de transición  RFCuS, RFNiS y RFPtS  y la comparación de su actividad catalítica con la del A study was also carried out on the condensation of Friedländer catalyzed by 35 carbon aerogels doped with nanoparticles of other transition metals  RFCuS, RFNiS and RFPtS  and the comparison of their catalytic activity with that of the

correspondiente aerogel RFCoS anteriormente detallado. Tal y como se puede observar en la Figura 10, en todos los casos estudiados se obtuvo la correspondiente quinolina 3a con total selectividad siendo el aerogel dopado con nanopartículas de Cu el que presentó mayor actividad (Figura 10a). Corresponding RFCoS airgel above. As can be seen in Figure 10, in all the cases studied, the corresponding quinoline 3a was obtained with total selectivity, the airgel being doped with Cu nanoparticles showing the highest activity (Figure 10a).

5  5

A la vista de estos resultados, y teniendo en cuenta que el aerogel la mayor actividad catalítica fue RFCoS (Figuras 8, 10A y 10C), se estudió la actividad catalítica de otros aerogeles de carbón dopados con cobalto RFCo500, RFCo1000 y RFCoS Mientras que los dos primeros se obtuvieron por carbonización a 500 y 1000ºC, respectivamente, el aerogel RFCoS se obtiene activando el RFCo1000 con vapor de 10 agua. El uso de estos materiales como catalizadores en la síntesis de quinolinas, siguiendo el protocolo experimental que se describe en la presente invención, nos permitió analizar la influencia de las condiciones síntesis de los aerogeles en su actividad catalítica (Esquema 2; Figura 10). Fundamentalmente estos procesos cambian la distribución de tamaños de poro desde meso a macroporoso al aumentar la 15 T de carbonización, aumentando ambos rangos de porosidad con la activación. In view of these results, and considering that the airgel with the highest catalytic activity was RFCoS (Figures 8, 10A and 10C), the catalytic activity of other coal aerogels doped with cobalt toRFCo500, RFCo1000 and RFCoS was studied  While the first two were obtained by carbonization at 500 and 1000 ° C, respectively, the RFCoS airgel is obtained by activating the RFCo1000 with water vapor. The use of these materials as catalysts in the synthesis of quinolines, following the experimental protocol described in the present invention, allowed us to analyze the influence of the synthesis conditions of aerogels on their catalytic activity (Scheme 2; Figure 10). Fundamentally these processes change the distribution of pore sizes from meso to macroporous by increasing the 15 T of carbonization, increasing both ranges of porosity with activation.

En la Figura 11 se puede observar como la reacción transcurre más eficientemente en el caso del catalizador RFCo500 calcinado a 500ºC; probablemente la mayor dispersión de la fase activa y la presencia de mesoporos le induzca ser el catalizador 20 más eficiente para la preparación de la quinolina 3a a los tiempos de reacción más cortos; la quinolina 3a se obtuvo con un rendimiento de aproximadamente el 60% tan sólo 15 min de tiempo de reacción. Tanto el proceso catalizado por RFCoS como por RFCo500 condujo a la quinolina 3a con rendimiento cuantitativo transcurridas 2h de tiempo de reacción. El aumento del tamaño de las nanopartículas metálicas ocurre 25 fundamentalmente durante la carbonización a 1000ºC. Tras este proceso, la activación con vapor de agua abre la porosidad y favorece el contacto de los reactivos con las nanopartículas, de forma que la reactividad varia en el orden RFCo500 > RFCoS > RFCo1000, en función de la dispersión y accesibilidad de la fase metálica. De los resultados obtenidos, en este caso, se puede concluir que las condiciones de reacción 30 empleadas para la preparación del aerogel influyen sensiblemente en su actividad catalítica. Es importante mencionar que la reacción de Friedländer catalizada por el aerogel carbonizado a mayor temperatura condujo a la quinolina 3a con un rendimiento inferior al obtenido en los casos anteriormente descritos; aunque en este caso fue posible también la obtención de una muestra pura de la quinolina 3a después 35 de 3h de tiempo de reacción. In Figure 11 it can be seen how the reaction proceeds more efficiently in the case of the RFCo500 catalyst calcined at 500 ° C; probably the greater dispersion of the active phase and the presence of mesoporos induces it to be the most efficient catalyst for the preparation of quinoline 3a at the shortest reaction times; quinoline 3a was obtained with a yield of approximately 60% only 15 min of reaction time. Both the RFCoS and RFCo500 catalyzed process led to quinoline 3a with quantitative yield after 2h of reaction time. The increase in the size of the metal nanoparticles occurs primarily during carbonization at 1000 ° C. After this process, the activation with water vapor opens the porosity and favors the contact of the reagents with the nanoparticles, so that the reactivity varies in the order RFCo500> RFCoS> RFCo1000, depending on the dispersion and accessibility of the metallic phase . From the results obtained, in this case, it can be concluded that the reaction conditions used for the preparation of the airgel significantly influence its catalytic activity. It is important to mention that the Friedländer reaction catalyzed by the carbonized airgel at a higher temperature led to quinoline 3a with a lower yield than the one obtained in the cases described above; although in this case it was also possible to obtain a pure sample of quinoline 3a after 35 hours of reaction time.

Paralelamente, se llevó a cabo un estudio similar con los aerogeles de carbón dopados con nanopartículas de Cu(0) (Figura 10B). Tal y como se puede observar en las Figuras 10 y 11, en todos los casos estudiados la actividad catalítica de los aerogeles de carbón dopados con Cu(0) fue considerablemente inferior a la obtenida para los aerogeles dopados con Co(0). 5 In parallel, a similar study was carried out with carbon aerogels doped with Cu (0) nanoparticles (Figure 10B). As can be seen in Figures 10 and 11, in all the cases studied the catalytic activity of carbon aerogels doped with Cu (0) was considerably lower than that obtained for aerogels doped with Co (0). 5

Teniendo en cuenta que los mejores rendimientos de quinolina 3a se obtuvieron en el proceso catalizado por RFCo500, los experimentos que se presentan a continuación se realizaron utilizando este catalizador. Given that the best quinoline 3a yields were obtained in the RFCo500 catalyzed process, the experiments presented below were performed using this catalyst.

10  10

Se llevó a cabo el estudio de la influencia de la cantidad de catalizador (RFCo500) en la condensación Friedländer entre 2-amino-5-clorobenzaldehído (1) y acetilacetato de etilo (2a) (Esquema 2). Tal y como era de esperar la reacción transcurre más eficientemente empleando mayores cantidades de catalizador, en este caso 50 mg. The study of the influence of the amount of catalyst (RFCo500) on the Friedländer condensation between 2-amino-5-chlorobenzaldehyde (1) and ethyl acetylacetate (2a) (Scheme 2) was carried out. As expected, the reaction proceeds more efficiently using larger amounts of catalyst, in this case 50 mg.

15  fifteen

Además, RFCo500 resultó ser un catalizador totalmente reutilizable en la síntesis de quinolina 3a, a 50ºC, durante al menos dos ciclos consecutivos manteniendo su total actividad; durante el tercer ciclo se observó una disminución del 20% en su actividad. In addition, RFCo500 proved to be a fully reusable catalyst in the synthesis of quinoline 3a, at 50 ° C, for at least two consecutive cycles maintaining its total activity; During the third cycle, a 20% decrease in activity was observed.

Con el fin de generalizar la reacción, RFCo500 se probó en la reacción de Friedländer 20 entre 2-amino-5-clorobenzaldehído (1) y diferentes compuestos 1,3-dicarbonílicos 2, a 50ºC, y en ausencia de disolvente. En la Tabla 4 se muestran algunos de los resultados obtenidos para la síntesis de las quinolinas 3. In order to generalize the reaction, RFCo500 was tested in the Friedländer 20 reaction between 2-amino-5-chlorobenzaldehyde (1) and different 1,3-dicarbonyl compounds 2, at 50 ° C, and in the absence of solvent. Table 4 shows some of the results obtained for the synthesis of quinolines 3.

Como se muestra en la Tabla 4 y en las Figuras 2 y 5, los aerogeles dopados con 25 Co(0), que se describen en la presente invención, son catalizadores más eficientes incluso que las sílices mesoporosas descritas hasta el momento para esta transformación. As shown in Table 4 and Figures 2 and 5, aerogels doped with Co (0), which are described in the present invention, are more efficient catalysts even than the mesoporous silicas described so far for this transformation.

Para estudiar la influencia que tiene el protocolo seguido para la incorporación del 30 Co(0) en el material de carbón en la actividad catalítica se estudiaron los aerogeles RFNa500Co1, RFNa500Co3, RFNa500Co5 preparados a partir del aerogel RFNa500 (Tabla 1) por impregnación con acetato de cobalto al 1%, 3% y 5% y posterior reducción a 350ºC, durante 2 h, en atmósfera de nitrógeno. To study the influence of the protocol followed for the incorporation of 30 Co (0) in the carbon material in the catalytic activity, the aerogels RFNa500Co1, RFNa500Co3, RFNa500Co5 prepared from the airgel RFNa500 (Table 1) by impregnation with acetate were studied of 1%, 3% and 5% cobalt and subsequent reduction at 350 ° C, for 2 h, under nitrogen atmosphere.

35  35

Tal y como se puede ver en la Figura 12 los catalizadores más eficientes, en este caso, fueron los aerogeles RFNa500Co conteniendo nanopartículas de Co(0) As can be seen in Figure 12, the most efficient catalysts, in this case, were RFNa500Co aerogels containing Co nanoparticles (0)

soportadas; incluso el aerogel que contiene la menor cantidad de Co(0), RFNa500Co1, condujo a una muestra pura de la quinolina 3a (Esquema 2) en tan solo 15 min de tiempo de reacción cuando la reacción se llevó a cabo a 50ºC (Figura 12A). Es importante mencionar que estos catalizadores promueven eficientemente la reacción incluso a temperaturas más bajas, 30ºC (Figura 12B); como se muestra en la figura 5 cuanto mayor es el contenido en Co(0) de estos materiales mayor es el rendimiento de quinolina obtenido. supported; even the airgel containing the least amount of Co (0), RFNa500Co1, led to a pure sample of quinoline 3a (Scheme 2) in just 15 min of reaction time when the reaction was carried out at 50 ° C (Figure 12A ). It is important to mention that these catalysts efficiently promote the reaction even at lower temperatures, 30 ° C (Figure 12B); As shown in Figure 5, the higher the Co (0) content of these materials, the higher the quinoline yield obtained.

Esquema 3.- Reacción de Friedländer entre 2-amino-5-clorobenzaldehído (1) y 10 diferentes b-cetoésteres (2a) catalizada por aerogeles de carbón dopados con metales de transición. Scheme 3.- Friedländer reaction between 2-amino-5-chlorobenzaldehyde (1) and 10 different b-ketoesters (2a) catalyzed by carbon aerogels doped with transition metals.

Catalizador  Catalyst
R1 R2 Tiempo [min] Rendimiento [%]  R1 R2 Time [min] Performance [%]

RFCo500  RFCo500
Me OEt 30 (60) 80 (92)  I OEt 30 (60) 80 (92)

Ph  Ph
OEt 180 84  OEt 180 84

Me  I
OBut 240 92  OBut 240 92

MCFa  MCFa
Me OEt 180 40  I OEt 180 40

NbMCFa  NbMCFa
Me OEt 180 86  I OEt 180 86

PET/MAG 30:70  PET / MAG 30:70
Me OEt 60b (15)c 71b (99)c  Me OEt 60b (15) c 71b (99) c

aMirar Smuszkiewiczet al. (2013) J. Mol. Catal. A: Chem. 378:38. b Temperatura ambiente. c a Look at Smuszkiewiczet al. (2013) J. Mol. Catal. A: Chem. 378: 38. b Ambient temperature. C

Temperatura de reacción: 50°C Reaction temperature: 50 ° C

(Godino et al(2014) (Godino et al (2014)

15 ChemCatChem6:3440). 15 ChemCatChem6: 3440).

Tabla 4. Síntesis de las quinolinas 3 catalizada por RFCo500 (25 mg), a 50ºC, y en ausencia de disolvente. Table 4. Synthesis of quinolines 3 catalyzed by RFCo500 (25 mg), at 50 ° C, and in the absence of solvent.

A la vista de estos resultados se puede concluir que los catalizadores del tipo 20 RFNa500Co que se describen en la presente invención son catalizadores alternativos para la síntesis de quinolinas vía condensación de Friedländer, incluso más eficientes que los materiales de carbón básicos PET/MAG descritos muy recientemente en nuestro grupo de investigación [Godino et al. (2014) ChemCatChem 6:3440]. In view of these results it can be concluded that the catalysts of the type RFNa500Co 20 described in the present invention are alternative catalysts for the synthesis of quinolines via Friedländer condensation, even more efficient than the PET / MAG basic carbon materials described very recently in our research group [Godino et al. (2014) ChemCatChem 6: 3440].

25  25

En esta misma línea, se realizó un estudio similar con los aerogeles que contienen Co(0) y posteriormente tratados con agentes oxidantes (Figuras 13 y 14). En general, estos aerogeles, concretamente RFCoSPO, RFCoSPS, RFCo500PO y RFNa500CoPO, resultaron ser catalizadores menos eficientes en la síntesis de la quinolina 3a que sus análogos conteniendo exclusivamente con Co(0). Sin embargo, 5 en el caso de RFCo1000PO la tendencia es la contraria. Along the same lines, a similar study was carried out with aerogels containing Co (0) and subsequently treated with oxidizing agents (Figures 13 and 14). In general, these aerogels, specifically RFCoSPO, RFCoSPS, RFCo500PO and RFNa500CoPO, proved to be less efficient catalysts in the synthesis of quinoline 3a than their analogs containing exclusively Co (0). However, 5 in the case of RFCo1000PO the trend is the opposite.

En resumen, en la presente invención se describe diferentes catalizadores basados en aerogeles de carbón con distinta composición, estructura y porosidad eficientes para la preparación de quinolinas por condensación de Friedländer entre 2-aminoarilaldehídos 10 y compuestos carbonílicos con hidrógenos enolizables. Algunos de los sólidos que aquí se describen resultaron ser más eficientes y de preparación más sencilla y económica que otros catalizadores heterogéneos de carácter ácido, como las sílices mesoporosas MCF y NbMCF, e incluso más activos que los carbones básicos PET/MAG 30:70 recientemente descritos por los propios inventores para esta 15 transformación. In summary, the present invention describes different catalysts based on carbon aerogels with different composition, structure and porosity efficient for the preparation of quinolines by condensation of Friedländer between 2-aminoarylaldehydes 10 and carbonyl compounds with enolizable hydrogens. Some of the solids described here proved to be more efficient and simpler and cheaper to prepare than other heterogeneous acid catalysts, such as MCF and NbMCF mesoporous silicas, and even more active than PET / MAG 30:70 basic carbons recently described by the inventors themselves for this transformation.

Así pues, tal y como se describe en la presente invención, las correspondientes quinolinas fueron sintetizadas con rendimientos excelentes durante tiempos de reacción más cortos, con el consiguiente ahorro energético, y minimizando 20 considerablemente la cantidad de catalizador empleada en el proceso. Thus, as described in the present invention, the corresponding quinolines were synthesized with excellent yields during shorter reaction times, with the consequent energy savings, and considerably minimizing the amount of catalyst employed in the process.

El procedimiento que se describe en la presente invención se realiza en ausencia de disolvente minimizando al máximo las etapas de aislamiento y purificación de las quinolinas obtenidas, siendo posible la obtención de las mismas como muestras 25 totalmente puras con sólo aumentar ligeramente el tiempo de reacción. Debido a las pequeñas cantidades de catalizador utilizado en el proceso - en algunos casos cantidades inferiores al 5% (p/p) con respecto a las cantidades estequiométricas de los reactivos empleados - se minimiza al máximo también la generación de residuos. Las razones anteriormente comentadas garantizan que el procedimiento que aquí se 30 describe es, en la medida de lo posible, un proceso compatible con el medio ambiente. The process described in the present invention is carried out in the absence of solvent, minimizing the isolation and purification steps of the quinolines obtained, being possible to obtain them as completely pure samples by only slightly increasing the reaction time. Due to the small amounts of catalyst used in the process - in some cases quantities below 5% (w / w) with respect to the stoichiometric amounts of the reagents used - waste generation is minimized as much as possible. The reasons mentioned above guarantee that the procedure described here is, as far as possible, a process compatible with the environment.

Claims (13)

REIVINDICACIONES 1. Catalizador para sintetizar quinolinas mediante una condensación de Friedländer que comprende un aerogel de carbón. 1. Catalyst for synthesizing quinolines by means of a Friedländer condensation comprising a carbon airgel. 5  5 2. Catalizador según reivindicación anterior que además comprende partículas metálicas. 2. Catalyst according to the preceding claim which further comprises metal particles. 3. Catalizador según reivindicación anterior caracterizado porque las partículas metálicas son partículas de metales de transición. 10 3. Catalyst according to the preceding claim characterized in that the metal particles are transition metal particles. 10 4. Catalizador según cualquiera de las reivindicaciones anteriores caracterizado por que el aerogel de carbón está dopado con las partículas metálicas. 4. Catalyst according to any of the preceding claims characterized in that the carbon airgel is doped with the metal particles. 5. Catalizador según cualquiera de las reivindicaciones anteriores caracterizado por 15 que las partículas metálicas se encuentran soportadas sobre el aerogel de carbón. 5. Catalyst according to any of the preceding claims characterized in that the metal particles are supported on the carbon airgel. 6. Catalizador según cualquiera de las reivindicaciones 2 a 5 caracterizado porque las partículas metálicas se seleccionan del grupo compuesto por Co, Ni, Cu y Pt. 20 6. Catalyst according to any of claims 2 to 5 characterized in that the metal particles are selected from the group consisting of Co, Ni, Cu and Pt. 20 7. Catalizador según reivindicación anterior caracterizado por que las partículas metálicas son partículas de Co(0). 7. Catalyst according to the preceding claim characterized in that the metal particles are Co (0) particles. 8. Catalizador según cualquiera de las reivindicaciones 2 a 7 caracterizado porque 25 las partículas metálicas se encuentran en forma de nanopartículas. 8. Catalyst according to any of claims 2 to 7 characterized in that the metal particles are in the form of nanoparticles. 9. Procedimiento para la obtención de quinolinas que comprende una condensación de Friedländer catalizada por un catalizador según cualquiera de las reivindicaciones anteriores. 30 9. Process for obtaining quinolines comprising a condensation of Friedländer catalyzed by a catalyst according to any of the preceding claims. 30 10. Procedimiento para la obtención de quinolinas, según reivindicación 9, caracterizado por que se realiza en ausencia de disolvente. 10. Method for obtaining quinolines, according to claim 9, characterized in that it is carried out in the absence of solvent. 11. Procedimiento para la obtención de quinolinas, según cualquiera de las 35 reivindicaciones 9 ó 10, caracterizado por que emplea una cantidad de 11. Method for obtaining quinolines, according to any of the claims 9 or 10, characterized in that it employs a quantity of catalizador inferior al 10% p/p con respecto a las cantidades estequiométricas de los reactivos de partida. catalyst less than 10% w / w with respect to stoichiometric amounts of the starting reagents. 12. Procedimiento para la obtención de quinolinas según cualquiera de las reivindicaciones 10 a 12, caracterizado porque el rendimiento en quinolinas es 5 superior al 80%. 12. Method for obtaining quinolines according to any of claims 10 to 12, characterized in that the yield in quinolines is greater than 80%. 13. Procedimiento para la obtención de quinolinas según cualquiera de las reivindicaciones 10 a 12, caracterizado porque el rendimiento en quinolinas es superior al 90%. 10 13. Method for obtaining quinolines according to any of claims 10 to 12, characterized in that the yield in quinolines is greater than 90%. 10
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