Photocatalyseurs hétérogènes modulable pour la chimie photoredox: une approche en boîte à outils – PHOTOBOX

La catalyse photoredox est un outil de synthèse organique qui utilise la lumière visible comme source d’énergie, et qui permet de réaliser des transformations radicalaires dans des conditions douces. Pour fonctionner, la catalyse photoredox nécessite l’emploi de photocatalyseurs qui sont, pour la plupart, des complexes de métaux de transitions ou des pigments organiques ayant des potentiels d’oxydo-réduction élevés. Bien que ces photocatalyseurs soient très performants et bien établis dans la communauté organicienne, il est très difficile (voire impossible) de les séparer des mélanges réactionnels et donc de les recycler. De même, l’exploitation de métaux rares en synthèse organique pose un problème de prix et d'éco-compatibilité, à cause de leur rareté et des difficultés d’extractions minières associées.

L’objectif du projet PHOTOBOX est d’élaborer une alternative durable aux photocatalyseurs traditionnels en développant une boîte à outils composée de nouveaux photocatalyseurs hétérogènes recyclables et sans métaux, le tout avec des propriétés photochimiques supérieures à celles des catalyseurs homogènes usuels. Pour cela, nous nous intéresserons aux poly-(arylene-ethynylene)s, qui sont des polymères conjugués ayant des propriétés semi-conductrices sous irradiation et qui sont facilement synthétisables et modulables. En s'appuyant sur nos recherches précédentes, nous obtiendrons une banque de photocatalyseurs hétérogènes ayant des propriétés photoredox diverses. Des analyses détaillées des structures, des surfaces et des propriétés photophysiques de ces polymères permettront le développement de cette boite à outil couvrant une large gamme électrochimique. Ceci permettra d'activer des substrats généralement considérés comme inertes et de réaliser des transformations innovantes en photocatalyse hétérogène. Ainsi, les photocatalyseurs pourront être employés à la réduction de SF6 (g) et de dérivés benzéniques, ou encore à l'oxydation de dérivés du toluène et de fluorobenzènes électroniquement neutres. Ces réactions seront transposées dans des réacteurs en flux continu dans l’optique d’une montée en échelle.