Développement de complexes d'uranium (IV) en milieu acqueux pour des applications en catalyse

Development of uranium (IV) complexes in aquaous media for catalytic applications

• Auteur / Autrice : Elsa Jourdain
• Direction : Loïc Charbonnière
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Chimie
• Date : Soutenance le 25/11/2022
• Etablissement(s) : Strasbourg
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale des Sciences chimiques (Strasbourg ; 1995-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Institut pluridisciplinaire Hubert Curien (Strasbourg ; 2006-....)
• Jury : Président / Présidente : Philippe Moisy
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Medhi Arab
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Philippe Moisy, Louise Natrajan

Mots clés

Mots clés contrôlés

Catalyse homogène

Électrochimie

Spectroscopie

Métaux des terres rares

Uranium

Mots clés libres

Uranium (IV)

Lanthanides (III)

Spectroscopie optique

Électrochimie

Catalyse homogène de petites molécules

Uranium (IV)

Lanthanides (III)

Optical spectroscopy

Electrochemistry

Homogeneous small molecule catalysis

Résumé

Ce travail de thèse, financé par l’entreprise Orano Cycle, porte sur la synthèse de complexes d’uranium(IV) en milieu aqueux. L’objectif est d’utiliser les complexes en catalyse homogène, le pouvoir catalytique des ions uranium de faible valence ayant été mis en évidence pour l’activation de petites molécules. Dans cette étude, les ions U(IV) sont protégés par des ligands constitués d’un macrocycle azoté 1,4,7-triazacyclononane associé à des groupements possédant des fonctions acide phosphonique.Une première partie décrit la synthèse et la caractérisation d’un complexe mononucléaire d’U(IV). La complexation réalisée en milieu aqueux à un pH de 1,5 permet la stabilisation des ions U(IV) par coordination avec les fonctions acide phosphonique partiellement déprotonées. Une seconde espèce d’U(IV) stable à pH neutre est obtenue par ajout de K2CO3.Une seconde partie s’intéresse à la synthèse d’un complexe dinucléaire. Pour cela, le comportement du ligand a été préalablement déterminé par des titrages spectroscopiques avec des ions lanthanide(III). Les résultats ont été ensuite transposés pour la synthèse du complexe d’U(IV).

This PhD work, financed by the company Orano Cycle, reports the synthesis of uranium(IV) complexes in an aqueous medium. The objective is to use the complexes in homogeneous catalysis, the catalytic power of low-valence uranium ions having been demonstrated for the activation of small molecules. In this study, the U(IV) ion is protected by ligands consisting of a macrocycle 1,4,7-triazacyclononane associated with groups possessing phosphonic acid functions.A first part describes the synthesis and characterization of a mononuclear complex of U(IV). The complexation carried out in aqueous medium at a pH of 1.5 allows the stabilization of U(IV) ions by coordination with the partially deprotonated phosphonic acid functions. A second species of U(IV) stable at neutral pH is obtained by addition of K2CO3.A second part of the work focuses on the synthesis of a dinuclear complex. For this purpose, the behavior of the ligand was previously determined by spectroscopic titrations with lanthanide(III) ions. The results were then transposed for the synthesis of the U(IV) complex.