Une approche diagonale pour la transformation catalytique du dioxyde de carbone

par Christophe Gomes

Thèse de doctorat en Chimie

Sous la direction de Michel Ephritikhine et de Thibault Cantat.

Soutenue le 11-10-2013

à Paris 11 , dans le cadre de Ecole doctorale Chimie de Paris-Sud , en partenariat avec Laboratoire de Chimie Moléculaire et Catalyse pour l'Energie (Saclay) (laboratoire) .

Le président du jury était Giovanni Poli.

Le jury était composé de Michel Ephritikhine, Thibault Cantat, Giovanni Poli, Gilles Alcaraz, Christophe Darcel, Vincent Gandon.

Les rapporteurs étaient Gilles Alcaraz, Christophe Darcel.


  • Résumé

    Les émissions de dioxyde de carbone n'ont de cesse d'augmenter avec l'exploitation massive des hydrocarbures pour la production d'énergie et de composés chimiques. Dans ce contexte, le développement d'une économie permettant de limiter l'impact écologique de notre mode de vie actuel se fait de plus en plus pressant et l'utilisation du CO2 comme matière première carbonée constitue une alternative attrayante aux ressources fossiles pour la production de consommables chimiques. Ces travaux de thèse ont porté sur le développement de nouvelles transformations catalytiques du CO2 selon une nouvelle approche, dite diagonale. Cette stratégie permet d'accéder à des produits à hautes valeurs énergétiques et commerciales tels que les formamides ou les hétérocycles azotés. La maîtrise énergétique dans ces réactions est assurée par l'utilisation de réducteurs doux comme les hydrosilanes et les hydroboranes. Ces nouveaux procédés sont accélérés par des catalyseurs organiques ; ils permettent ainsi de contourner les problèmes de coût, d'abondance et de toxicité habituellement rencontrés avec les catalyseurs métalliques. À travers des études théoriques et expérimentales, la compréhension des mécanismes réactionnels intervenant dans ces réactions a permis d'optimiser au mieux les conditions réactionnelles et les performances des catalyseurs employés afin de répondre aux exigences de la chimie durable.

  • Titre traduit

    A diagonal approach for the catalytic transformation of carbon dioxide


  • Résumé

    Emissions of carbon dioxide are growing with the massive utilization of hydrocarbons for the production of energy and chemicals, resulting in a threatening global warming. The development of a more sustainable economy is urging to reduce the fingerprint of our current way of life. In this perspective, the organic chemistry industry will face important challenges in the next decades to replace hydrocarbons as a feedstock and use carbon-free energy sources. To tackle this challenge, new catalytic processes have been designed to convert CO2 to high energy and value-added chemicals (formamides, N-heterocycles and methanol), using a novel diagonal approach. The energy efficiency of the new transformations is ensured by the utilization of mild reductants such as hydrosilanes and hydroboranes. Importantly the reactions are promoted by organic catalysts, which circumvent the problems of cost, abundance and toxicity usually encountered with metal complexes. Based on theoretical and experimental studies, the understanding of the mechanisms involved in these reactions allowed the rational optimization of the catalysts as well as the reaction conditions, in order to match the requirements of sustainable chemistry.


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