Le CO2 supercritique pour la synthèse de carbonates cycliques catalysée par des liquides ioniques : étude des propriétés thermodynamiques et des mécanismes réactionnels par spectroscopie vibrationnelle et modélisation moléculaire

• Auteur / Autrice : Stéphanie Foltran
• Direction : Thierry Tassaing
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Chimie-physique
• Date : Soutenance le 27/11/2012
• Etablissement(s) : Bordeaux 1
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale des sciences chimiques (Talence, Gironde ; 1991-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Institut des Sciences Moléculaires (Bordeaux)
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Henri Cramail, Raphaël Mereau, Laurent Plasseraud
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Danielle Barth, Abdenacer Idrissi

Mots clés

Mots clés contrôlés

Écologie chimique

Spectroscopie

Liquides ioniques

Époxydes

Mots clés libres

Dioxyde de carbone supercritique

Liquides ioniques

Carbonate cyclique

Epoxyde

Spectroscopie IR-TF et raman

Modélisation moléculaire

Chimie verte

Thermodynamique

Cinétique

Supercritical carbon dioxide

Ionic liquids

Cyclic carbonate

Epoxide

FTIR and Raman spectroscopy

Molecular modelling

Green chemistry

Thermodynamics

Kinetics

Résumé

Ce travail de thèse vise à comprendre les propriétés thermodynamiques et les mécanismes réactionnels engendrés dans les réactions de cycloaddition d'époxydes en milieu CO2 supercritique catalysées par des liquides ioniques pour la synthèse de carbonates cycliques. Les propriétés thermodynamiques (solubilité, gonflement, diagramme de phase) des mélanges binaires époxyde/CO2 ont été déterminées pour des époxydes modèles et des époxydes dérivées d'huiles végétales. Des suivis cinétiques in-situ par spectroscopie IR-TF et Raman ont été effectués pour déterminer l'influence de la nature des liquides ioniques étudiés et des paramètres température-pression sur les cinétiques de réaction. Des modélisations moléculaires de type DFT nous ont permis de proposer un mécanisme réactionnel en accord avec les résultats expérimentaux et de bien comprendre quels sont les rôles respectifs de l'anion et du cation du liquide ionique dans la réaction.

This thesis aims to understand the thermodynamic properties and reaction mechanisms generated in the cycloaddition reaction of epoxides in supercritical CO2 medium catalyzed by ionic liquids for the green synthesis of cyclic carbonates. Thermodynamic properties (solubility, swelling, phase diagram) of epoxide/CO2 binary mixtures were determined for commercial mono-epoxides and vegetable based epoxidized oils. Kinetics study in-situ by FTIR and Raman spectroscopy were performed to determine the influence of the nature of the ionic liquids studied and of different parameters such as temperature and pressure on the reaction. Molecular modeling using DFT method has helped us to propose a reaction mechanism consistent with the experimental results and to understand what are the respective roles of the anion and cation of the ionic liquid in the reaction.