Transformation de l'éthylène par les complexes du titane : de la géométrie des complexes à la production sélective d'hexène-1

par Hugo Audouin

Thèse de doctorat en Chimie

Sous la direction de Hélène Olivier.


  • Résumé

    Les α-oléfines jouent un rôle très important en tant qu'intermédiaires réactionnels dans l'industrie chimique et pétrochimique. Leur utilisation principale est la production de diverses qualités de polyéthylène dans lequel l'α-oléfine est engagée en tant que co-monomère (butène-1, hexène-1 et octène-1). Les systèmes capables de dimériser, trimériser voir tétramériser sélectivement l'éthylène en α-oléfines supérieures, utilisent principalement le titane et le chrome. Du fait de la toxicité potentielle du chrome, la recherche industrielle et académique s’oriente de plus en plus vers des systèmes à base de titane.Notre objectif dans ce contexte était d’étudier le potentiel des systèmes « phénoxy-tridente » du Ti(IV) pour la trimérisation sélective de l’éthylène en hexène-1. De nombreux systèmes de formules générales [(ArO-X-L)TiCl3] (X=O,P,N et L=O,P,N) ont ainsi été isolés et caractérisés. L’étude de leurs propriétés électroniques et stériques et ses conséquences sur leurs performances en oligomérisation/polymérisation de l’éthylène ont été discutées. Elles mettent en évidence la criticité de l’ensemble des paramètres à la fois électroniques et structuraux du ligand. Un seul système de cette famille est capable de produire sélectivement de l’hexène-1, les autres conduisant à la polymérisation de l’éthylène.Une étude DFT associée à une étude expérimentale des propriétés redox des précurseurs catalytiques ou encore du comportement hémilabile des ligands mis en jeu, nous a conduit à proposer un mécanisme identifiant la phase d’activation comme l’élément clé permettant d’orienter les systèmes étudiés vers la polymérisation ou la production sélective d’hexène-1.

  • Titre traduit

    Transformation of ethylene by titanium complexes : From the geometry of complexes to the selective production of 1-hexene


  • Résumé

    Linear α-olefins (LAOs) are crucial importance for the chemical and petrochemical industry as they are highly valuable feedstock for a variety of process mainly as co-monomer for the production of different grade of polyethylene (1-butene, 1-hexene and 1-octene). Some systems and predominantly chromium and titanium systems have performed selective dimerization, trimerization and tetramerization of ethylene to higher α-olefins. For toxicity reasons, industrial and academic research focus more and more on titanium-based systems.Our objective in this context was the study of potential “tridentate phenoxy” systems of Ti(IV) for selective trimerization of ethylene to 1-hexene. Numerous systems with general formula [(ArO-X-L)TiCl3] (X=O,P,N and L=O,P,N) were described and characterized. The study of electronic and steric properties and their consequences on catalytic performances in oligomerization/polymerization of ethylene were discussed. They showed the criticity of all electronic and structural parameters of ligands. Only one system of this family is able to produce selectively 1-hexene, others give mainly polyethylene.DFT study associated with an experimental study of redox properties on catalytic precursors or the hemilabile behavior of ligands involved, led us to propose a mechanism identifying the activation phase as the key to switch between polymerization or selective trimerization of ethylene.


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