Epoxydation d'esters gras insaturés sur catalyseurs à base de peroxophosphotungstate homogènes ou supportés

par Evelyne Poli

Thèse de doctorat en Chimie appliquée

Sous la direction de Jean-Marc Clacens et de Yannick Pouilloux.

Soutenue en 2009

à Poitiers , en partenariat avec École nationale supérieure d'ingénieurs (Poitiers) (autre partenaire) .

mots clés

• Écologie chimique
• Catalyse
• Peroxyde d'hydrogène

Résumé

La surexploitation des ressources pétrolières au cours du XXe siècle a conduit à un épuisement des réserves de carbone fossile. Pour pallier cette carence annoncée en matières premières, l’utilisation d’agroressources doit être envisagée. Parmi les agroressources, les huiles végétales sont des substances valorisables et leurs utilisations à des fins non alimentaires représentent un intérêt non négligeable du point de vue économique, stratégique et écologique. L’objectif de ce travail est de réaliser l’époxydation d’esters gras végétaux selon un procédé de chimie verte, c’est à dire sans solvant et en utilisant un oxydant peu polluant (H2O2). Comme l’oxydant et l’ester gras ne sont pas miscibles tout l’enjeu de ce travail est de concevoir un catalyseur amphiphile en contrôlant la balance hydrophile-lipophile de surface du solide. Après avoir développé l’époxydation d’esters gras en présence d’un catalyseur homogène (rendements totaux en époxydes), ainsi que l’étude de son mécanisme catalytique ; son hétérogénéisation a été réalisée.

Titre traduit

Epoxidation of unsaturated fatty esters with homogeneous and heterogeneous peroxophosphotungstate based catalysts

Résumé

The exploitation of oil resources in the XXth century led to a depletion of fossil carbon. To overcome this deficiency announced raw materials, the use of agricultural resources should be considered. Among biomass, vegetable oils are recoverable compounds and their uses for non-food present a significant interest in terms of economic, strategic and ecological. This work is focused on the epoxidation of fatty esters by green process chemistry (solid catalyst and free solvent) and using a slightly hazardous oxidant (H2O2). As the oxidant and fatty ester are not miscible the work is to design an amphiphilic catalyst by controlling the hydrophilic-lipophilic balance of the solid surface. After an optimisation of the epoxidation of fatty esters in the presence of a homogeneous catalyst (total yield in epoxide), an the study of the catalytic mechanism; its heterogeneisation was performed. Firstly, the catalyst was supported on amphiphilic resins and included in mesoporous solids. This incorporation was done in two ways: incorporation in the pores of a SBA-15 material, or a transformation of catalytist into a surfactant and using as such in the synthesis of M41S type material. In the latter case, the catalytic site is part of the structure of the solid. In this case, the best epoxide yield (65%) was obtained by adjusting the hydrophilic-lipophilic balance of the material by sylilation