Thèse soutenue

Procédé catalytique durable pour la formation “one-pot” de carbonates cycliques par oxydation d’alcènes et cycloaddition de CO2
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Auteur / Autrice : Matthieu Balas
Direction : Franck LaunayRichard Villanneau
Type : Thèse de doctorat
Discipline(s) : Physique et chimie des matériaux
Date : Soutenance le 15/04/2021
Etablissement(s) : Sorbonne université
Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Physique et chimie des matériaux (Paris)
Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire de réactivité de surface (Paris ; 1985-....) - Institut parisien de chimie moléculaire (2009-....)
Jury : Président / Présidente : Sophie Cassaignon
Examinateurs / Examinatrices : Thierry Tassaing, Emmanuel Nicolas, Lorraine Christ
Rapporteurs / Rapporteuses : Peter Hesemann, Véronique Dufaud

Résumé

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Ce projet a pour objectif la mise au point d’une réaction globale de synthèse de styrène carbonate à partir du styrène en présence de CO2 et d’un oxydant propre : O2. Les catalyseurs Salophen-R-M (R = Me2N, Et2N, tBu et M = Mn, Ni et Cr) ont été synthétisés et leur activité co-catalytique pour la réaction de cycloaddition de CO2 sur le styrène oxyde a été évaluée en présence de Bu4NBr ; Salophen-Me2N-Cr a présenté les meilleurs résultats : 99% de rendement obtenu après 3h à 80°C. Les complexes Salophen-R-M ont été greffés sur silice mésoporeuse {NH2}-SBA-15 par liaison covalente. En parallèle, le greffage de sels d’ammonium quaternaires a été optimisé par voie ex-situ sur SBA-OH. Ces matériaux catalytiques ont été testés pour la formation de styrène carbonate, avec des rendements supérieurs à ceux obtenus en solution grâce à l’effet de synergie lié à la présence de silanols. Le catalyseur Salophen-Me2N-Cr a été testé en réaction d’époxydation Mukaiyama du styrène en présence de O2 Un rendement en styrène oxyde de 50% a été obtenu dans des conditions de réaction similaires à celles utilisées en cycloaddition. La réaction globale a été effectuée en présence de catalyseurs Bu4NBr et Salophen-Me2N-Cr à 80°C sous 3,5 bar O2 et 11 bar CO2. Un rendement maximum en styrène carbonate de 31% a été obtenu après réaction en deux étapes distinctes d’oxydation (3h) puis de cycloaddition (20h).