Application de la catalyse pour l'alimentation de systèmes chimiques sans déchet

Catalysis as a new tool for wasteless chemical fuels in system chemistry

• Auteur / Autrice : Enzo Olivieri
• Direction : Adrien Quintard
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Chimie organique
• Date : Soutenance le 16/12/2021
• Etablissement(s) : Aix-Marseille
• Ecole(s) doctorale(s) : Ecole èdoctorale Sciences Chimiques (Marseille ; 1996-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Institut des sciences moléculaires de Marseille (ISM2)
• Partenaire(s) de recherche : Equipe de recherche : STeRéO Synthèse totale et réactivité organique
• Jury : Président / Présidente : Jérôme Lacour
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Jean-Valère Naubron
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Thomas Hermans, Emmanuelle Schulz

Mots clés

Mots clés contrôlés

Hydrogène (combustible)

Carburants

Écocatalyse

Catalyse

Chimie organique

Mots clés libres

Système chimique

Déchets chimiques

Catalyse

Hydrogène

Système dissipatif

Chiroptique

Systeme chemistry

Chemical waste

Catalysis

Hydrogen

Dissipative system

Chiroptical switch

Résumé

Au cours de cette thèse nous avons pris avantage de la catalyse pour le développement de nouveaux carburants, limitant l’accumulation de déchets lors de l’activation sélective de nouveaux systèmes chimiques. Dans une première partie, nous avons transposé le principe de réactions d’hydrogénations réversibles au domaine des machines moléculaires. Cette approche a permis l’élaboration d’un interrupteur moléculaire de type tolane fonctionnant lors de deux cycles consécutifs de dés/hydrogénation. Celui-ci représente le premier système alimenté par carburant chimique sans aucune production de déchet. Nous avons aussi étendu l’utilisation de l’acide trichloracétique (TCA), pour le développement de nouveaux systèmes d’autoassemblages et notamment d’organogels contrôlés dans le temps. Ainsi à partir d’un dérivé d’aminoacide naturel (O-tert-Butyl-L-tyrosine), nous avons pu mettre au point deux systèmes complémentaires permettant une transition gel-sol-gel ou sol-gel-sol. Nous avons ainsi pu réaliser 11 cycles gel-sol-gel consécutifs, et plus 25 cycles sol-gel-sol consécutifs avant de devoir régénérer le système par une simple évaporation. Cette stratégie a pu être étendue à l’octadécylamine avec laquelle nous avons réalisés 12 cycles gel-sol-gel consécutifs. Il est important de noter que les deux systèmes gel-sol-gel et sol-gel-sol à base de O-tert-Butyl-L-tyrosine, possèdent des propriétés chiroptiques uniques. Finalement, nous nous sommes attelés au développement de systèmes hybrides capables de répondre à deux stimuli différents, l’hydrogène et le TCA. Basés sur des squelettes de type phénanthridines, ils permettent une rotation contrôlée en réponse à ces deux types de stimuli

In this thesis we have taken advantage of catalysis for the development of new fuels, limiting the accumulation of waste during the selective activation of new chemical systems. In a first part, we transposed the principle of reversible hydrogenation reactions to the field of molecular machines. This approach has allowed the development of a tolane-type molecular switch operating during two consecutive de/hydrogenation cycles. This represents the first system powered by chemical fuel without any waste production. We have also extended the use of trichloroacetic acid (TCA), for the development of new self-assembly systems and in particular time-controlled organogels. Thus, starting from a natural amino acid derivative (O-tert-Butyl-L-tyrosine), we were able to develop two complementary systems allowing a gel-sol-gel or sol-gel-sol transition. We were able to perform 11 consecutive gel-sol-gel cycles, and more than 25 consecutive sol-gel-sol cycles before having to regenerate the system by simple evaporation. This strategy could be extended to octadecylamine with which we performed 12 consecutive gel-sol-gel cycles. It is important to note that both gel-sol-gel and sol-gel-sol systems based on O-tert-Butyl-L-tyrosine, have unique chiroptical properties. Finally, we set out to develop hybrid systems capable of responding to two different stimuli, hydrogen and TCA. Based on phenanthridine backbones, they allow a controlled rotation in response to these two types of stimuli