Conception et développement de nouveaux catalyseurs pour l’amination directe des alcools

Conception and development of novel catalysts for the direct amination of alcohols

• Auteur / Autrice : Gaëtan Perrussel
• Direction : Franck Dumeignil, Marc Pera-Titus, Benjamin Katryniok
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Molécules et matière condensée
• Date : Soutenance le 17/11/2015
• Etablissement(s) : Lille 1
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences de la matière, du rayonnement et de l'environnement (Villeneuve d'Ascq, Nord)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : UCCS - Unité de Catalyse et Chimie du Solide

Mots clés

Mots clés contrôlés

Hydrogénation

Catalyse hétérogène

Tamis moléculaires

Oxydes de cérium

Catalyseurs au palladium

Amination

Mots clés libres

Procédé à emprunt d'hydrogène

Résumé

L’amination directe des alcools par mécanisme de « borrowing hydrogen » offre de nouvelles perspectives pour la synthèse propre et économique de nombreux composés azotés en proposant une voie de synthèse n’utilisant pas d’intermédiaires halogénés et produisant de l’eau comme seul sous-produit. Cette thèse a pour objectif l’étude de nouveaux catalyseurs pouvant permettre l’amination d’alcools par une amine ou l’ammoniac. Les principaux catalyseurs, à base de Pd supporté sur tamis moléculaires à base d’oxydes de manganèse (K-OMS-2) ou sur dioxyde de cérium à haute surface spécifique (CeO2 HSA-5 Solvay) ont été testés sur plusieurs réactions en phase gaz et en phase liquide et caractérisés pour comprendre leur influence.Les résultats montrent que le catalyseur Pd/K-OMS-2 tend à se dégrader au cours des réactions et se montre peu sélectif en amination en phase gaz. Au contraire le Pd/CeO2 démontre une certaine efficacité dans les deux phases et s’avère recyclable, offrant de plus larges perspectives pour l’application dans des procédés industriels.

The direct amination of alcohol by the « borrowing hydrogen mechanism » open new prospects for the economical and eco-friendly synthesis of numerous nitrogen-containing products by offering a synthesis path without haloalkanes intermediates and producing only water as a byproduct. This thesis aims at studying new catalysts allowing the amination of various alcohols with amines or ammonia. The main catalysts, based on Pd supported either on manganese oxide based molecular sieves (K-OMS-2) or high surface area cerium dioxide (CeO2 Solvay HAS-5) have been tested on various reactions both in gas phase and in liquid phase to better understand their activity. Results show that the Pd/K-OMS-2 catalyst tends to degrade during the reaction and shows little selectivity toward amination in gas phase. On the contrary Pd/CeO2 shows efficiency in both phases and is recyclable, opening larger prospects for industrial use.