Amination sélective en une étape du glycérol à l'aide de nanoparticules métalliques décorées par des ligands – GLYNANO

Malgré des efforts considérables, la transformation de produits issus de la biomasse en composés azotés valorisables représente toujours un important défi aujourd’hui. Pourtant, leur demande ne cesse d’augmenter au niveau mondial car les amines sont recherchées pour leurs propriétés uniques en tant qu’inhibiteurs de corrosion, pour la formulation de peintures, de revêtements, de détergents aussi bien que pour des applications dans le domaine de la cosmétique ou de l’industrie alimentaire. Le projet GLYNANO ambitionne de développer une route catalytique en une étape, active et sélective pour la valorisation du glycérol en amines bio-sourcées à haute valeur ajoutée via son amination directe avec de l’ammoniaque ou des amines primaires. Nous visons dans ce projet l’amination du glycérol au niveau de la fonction alcool centrale. Les deux fonctions alcool latérales n’étant pas aminées, cela permettra des modifications chimiques ultérieures et confèrera des propriétés hydrophiles au surfactant résultant lorsqu’une amine à longue chaîne sera utilisée en tant qu’agent aminant. Puisque le groupe alcool central est souvent moins réactif que les deux terminaux (statistiquement et d’un point de vue stérique), l’amination du glycérol en position centrale est un défi majeur et des catalyseurs chimio-sélectifs sont requis. Nous utiliserons des nanoparticules métalliques non supportées à base de cobalt décorées par des ligands et magnétiquement récupérables présentant des tailles et formes contrôlées qui ont déjà montré d’excellentes activités, sélectivités et recyclabilités pour la déshydrogénation d’alcools sans accepteur de proton (constituant la première étape de l’amination directe des alcools). Leurs performances catalytiques seront ajustées à travers l’optimisation fine de leur composition (en alliant le cobalt au ruthénium et au cuivre), de leur taille, de leur forme et de la décoration de surface par des ligands. Pour obtenir une meilleure compréhension des relations structure/sélectivité et afin d’améliorer nos catalyseurs, des études théoriques (e.g. adsorption du substrat via sa diffusion à travers la couche de ligands, mécanisme de réaction) seront menées. En se basant sur cette approche intégrée combinant des expertises dans le domaine de la chimie des matériaux, de la réactivité et de la chimie théorique, ce projet permettra non seulement de mieux comprendre l’influence des ligands de surface utilisés pour stabiliser les nanoparticules métalliques sur les performances en amination catalytique du glycérol mais aussi de conduire à l’émergence de nouveaux catalyseurs et procédés éco-efficaces pour produire sélectivement des amines bio-sourcées modifiées.