JCJC SIMI 7 - JCJC : Sciences de l'information, de la matière et de l'ingénierie : Chimie moléculaire, organique, de coordination, catalyse et chimie biologique

Catalyseurs greffés sur support et libérés sous stimulus externe – SWITCHCAT

Résumé de soumission

La catalyse organométallique est à l'origine des avancées les plus significatives au cours des dernières années puisqu'elle a permis de découvrir de nouvelles voies d'accès à des molécules complexes; elle a ainsi révolutionné le monde de la synthèse organique. L'attribution récente du prix Nobel de Chimie à Mrs Knowles, Noyori et Sharpless pour les réactions de catalyse organométallique asymétrique et à Mrs Chauvin, Schrock et Grubbs pour leurs travaux sur la métathèse d'oléfines illustre parfaitement cet impact. Bien que de nombreuses réactions s'appuyant sur des complexes organométalliques aient été développées, les catalyseurs organométalliques présentent encore deux inconvénients majeurs : leur toxicité, liée à la présence de métaux lourds, classiquement identifiés comme source de pollution environnementale, et leur coût lié à la présence d'un centre métallique et de ligands élaborés. Dès lors de nombreuses recherches ont été lancées dans le but de mettre au point des techniques permettant de séparer simplement le catalyseur métallique des produits de la réaction et de le recycler.
C’est dans ce cadre que se situe le projet SWITCHCAT, dont l’objectif est le développement de nouveaux catalyseurs supportés pouvant être libérés pendant la réaction afin d’effectuer la catalyse en conditions homogènes puis de nouveau greffés au support en fin de réaction afin de pouvoir séparer le catalyseur des produits de la réaction et le recycler ensuite via une nouvelle libération. Cette capacité de passage du catalyseur du support vers la solution et vice-versa est basée sur un complexe de coordination lié au support de manière covalente et appelé « complexe récupérateur» dont la sphère de coordination peut être modulée via un stimulus externe (électrochimique, photochimique, chimique ou autre) tel que décrit dans de nombreuses machines moléculaires.
La synthèse de ces nouveaux outils catalytiques s’appuie sur une synthèse modulaire des briques constitutives du système (support fonctionnalisé + complexe récupérateur + système catalytique) afin de pouvoir envisager des structures de catalyseur variées et différents stimuli externes. Les nanotubes de carbone sont choisis comme support afin d’exploiter leurs nombreuses propriétés intéressantes, notamment leur surface spécifique élevée, le large éventail des réactions de fonctionnalisation possibles ainsi que leur conduction électrique dans le cadre d’un stimulus électrochimique.
Afin d’atteindre ces objectifs, le projet SWITCHCAT s’appuie sur des compétences variées dans les domaines de la catalyse organométallique, de la chimie de coordination, de la synthèse organique et de la nanochimie. Chaque membre de l’équipe possède des compétences avérées dans les domaines cités et a l’habitude de travailler sur des sujets d’interface. Afin d’accéder rapidement à des systèmes catalytiques efficaces, une boucle d’optimisation démarrant de la synthèse organique des briques élémentaires et intégrant simultanément les études de greffage sur le support et les tests d’activité catalytiques est planifiée. Elle devrait permettre, dans le temps requis pour ce projet, d’obtenir des catalyseurs à libération programmable pouvant être utilisés dans une gamme de réactions d’intérêt en synthèse organique tout en autorisant une séparation aisée du catalyseur ainsi que son recyclage.

Coordination du projet

Odile DECHY-CABARET (CENTRE NATIONAL DE LA RECHERCHE SCIENTIFIQUE - DELEGATION REGIONALE MIDI-PYRENEES) – Odile.DechyCabaret@ensiacet.fr

L'auteur de ce résumé est le coordinateur du projet, qui est responsable du contenu de ce résumé. L'ANR décline par conséquent toute responsabilité quant à son contenu.

Partenaire

LCC CENTRE NATIONAL DE LA RECHERCHE SCIENTIFIQUE - DELEGATION REGIONALE MIDI-PYRENEES

Aide de l'ANR 200 000 euros
Début et durée du projet scientifique : - 36 Mois

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