Mousses de polyuréthane à cellules ouvertes : supports structurés pour catalyseurs hétérogènes à sites uniques et multiples

Open cell polyurethane foams as polyvalent supports for single- and multi-site heterogeneous catalysts

• Auteur / Autrice : Ahmed Ait Khouya
• Direction : Vincent Ritleng, Loïc Jierry
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Sciences chimiques
• Date : Soutenance le 29/06/2020
• Etablissement(s) : Strasbourg
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale des Sciences chimiques (Strasbourg ; 1995-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire d'innovation moléculaire et applications (Strasbourg ; Mulhouse ; 2018-....)
• Jury : Président / Présidente : Cuong Pham-Huu
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Vincent Ritleng, Loïc Jierry, Cuong Pham-Huu, Giuliano Giambastiani, Eric Manoury, Virginie Baca-Bellière
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Giuliano Giambastiani, Eric Manoury

Mots clés

Mots clés contrôlés

Acétylation

Hydrogénation

Hydrosilylation

Composés organométalliques

Organocatalyse

Supports de catalyseurs

Propriétés mécaniques

Mousses de polyuréthanes

Mots clés libres

Support catalytique structuré souple

Polydopamine

Polyuréthane

Acétylation

Hydrosilylation

Hydrogénation

Soft structured catalytic support

Polydopamine

Polyurethane

Acetylation

Hydrosilylation

Hydrogenation

Résumé

Dans cette thèse, nous proposons un support catalytique structuré souple à base de mousses de polyuréthane à cellules ouvertes (OCPUF). Ces mousses, qui présentent des propriétés de transport avantageuses pour les processus continus, sont à la fois légères, flexibles et mécaniquement résistantes. Elles peuvent être recouvertes d'une couche adhésive de polydopamine (PDA), qui permet leur fonctionnalisation sans altérer leurs propriétés mécaniques et de transport, grâce notamment à la présence de groupements catéchols. Un organocatalyseur dérivé de la N,N­diméthylaminopyridine (DMAP) et une série de complexes organométalliques de nickel et de ruthénium, comportant tous un bras alcoxysilane, ont ainsi pu être greffés via un processus de silanisation jamais décrit avec la PDA. Les mousses résultantes se sont toutes révélées catalytiquement actives. En particulier, OCPUF@PDA@DMAP s'est avérée très efficace et réutilisable pour l'acétylation des alcools, y compris celle du rétinol (vitamine A). Les mousses résultant du greffage des complexes organométalliques, OCPUF@PDA@Ni et OCPUF@PDA@Ru, se sont montrées actives, respectivement, pour l'hydrosilylation et l'hydrogénation du benzaldéhyde, démontrant ainsi la polyvalence de notre approche pour le greffage covalent de catalyseurs moléculaires. Enfin, la semi-hydrogénation d'alcynes internes et terminaux a été étudiée à l'aide de catalyseurs hétérogènes de type Pd(1 %)/C préparés par une simple méthode de sonication en milieu hydroalcoolique sans étape de calcination-réduction à haute température. Ces catalyseurs fournissent très sélectivement les alcènes désirés, et des résultats préliminaires montrent la possibilité de les greffer sur les OCPUF sans utiliser la PDA.

Ln this thesis, we propose a soit structured catalytic support based on open cell polyurethane foams (OCPUF). These foams, which present advantageous transport properties for continuous processes, are light, flexible and mechanically resistant. lnspired by a biomimetic approach based on the mussels' adhesion principle, OCPUF foams can be efficiently coated with an adhesive layer of polydopamine (PDA) that will allow their functionalization without altering their mechanical and transport properties, thanks to the presence of catechol groups. An organocatalyst derived from N,Ndimethylaminopyridine (DMAP) and a series of ruthenium and nickel organometallic complexes, ail bearing an alkoxysilane arm, have thus been covalently grafted via a silanization process never reported with PDA. The resulting foams were all catalytically active. ln particular, OCPUF@PDA@DMAP proved highly efficient and reusable for the acetylation of alcohols, including that of retinol (vitamin A). The foams derived from the grafting of the organometallic complexes, OCPUF@PDA@Ni and OCPUF@PDA@Ru, proved to be active for the hydrosilylation and hydrogenation of aldehydes, respectively, thus demonstrating the versatility of our approach for the covalent grafting of molecular catalysts. Finally, the semi-hydrogenation of internai and terminal alkynes was studied with heterogeneous catalysts of the type Pd(1 %)/C that were prepared by a simple sonication method in hydroalcoholic medium without calcinationreduction steps al high temperatures. These catalysts provided the desired alkenes very selectively, and preliminary results show the possibility to graft !hem on OCPUF foams without using PDA.