CONTRAT DOCTORAL - Elaboration et caractérisation de polymères biosourcés à base d'acides aminés

par Tobias Burton

Projet de thèse en Chimie et Physico-Chimie des Matériaux

Sous la direction de Olivia Giani et de Julien Pinaud.

Thèses en préparation à Montpellier , dans le cadre de Sciences Chimiques Balard , en partenariat avec ICGM - Institut Charles Gerhardt de Montpellier (laboratoire) et de IAM - Ingénierie et Architectures Macromoléculaires (equipe de recherche) depuis le 01-10-2017 .


  • Résumé

    Le projet a pour but la valorisation d'acides aminés comme synthons précurseurs de matériaux polymères. De nombreux travaux dans la littérature montrent l'intérêt des matériaux de type copolyacides aminés appelés aussi copolypeptides. Ainsi différents copolymères à blocs amphiphiles ont été synthétisés, ces derniers présentant des propriétés d'auto assemblages, stimulables ou non. Une des principales voies pour synthétiser ces polymères repose sur la polymérisation par ouverture de cycles de N-carboxyanhydrides (1) (NCAs). L'utilisation de triphosgène pour la synthèse des NCAs ainsi que l'instabilité de ces derniers limite le développement à grande échelle de ce type de matériaux Aussi, dans cette étude nous nous intéresserons à deux autres types de monomères cycliques à base d'acides aminés : les morpholines-2,5-diones (MDs) (2), et les anhydrides cyclodipeptides (DKP) (3) plus faciles à mettre en œuvre que les NCAs. La synthèse de ces monomères devra être mise au point et optimisée en respectant le plus possible les principes de la chimie verte. Par la suite, leur polymérisation par ouverture de cycle au moyen de catalyseurs organiques (4-5) sera étudiée. Les matériaux obtenus seront alors caractérisés d'un point de vue structure et propriétés. En fonction de leurs caractéristiques physico-chimiques, ils pourront être incorporés dans des copolymères à blocs amphiphiles pouvant s'auto-assembler. Des applications dans le secteur de la complexation de métaux pourront être envisagées compte tenu de la présence de groupements spécifiques (thiol, amine..) au sein de leur structure.

  • Titre traduit

    Elaboration and characterization of bio-sourced polymers from amino acids


  • Résumé

    Developing innovative materials with specific properties from abundant and economically accessible renewable resources is today a challenging task. While renewable materials from polysaccharides (starch, cellulose…) or lipids (vegetable oils, …) have been the subject of an intense research, polymers derived from proteins, with the exception of those based on gluten, have been scarcely studied. As such, proteins represent an important feedstock of renewable chemicals that is insufficiently exploited at this time. The project will thus aim at valorizing amino acids as precursors for polymer materials.The research project we propose will thus have the objective to employ and valorize amino acids, the main constituents of proteins, for the synthesis of polymeric materials. Many studies have shown the benefits of copolymer based on amino acids, also called copolypeptids, in the literature. Various amphiphilic block copolymers have been synthesized accordingly that were able to self-assemble, and sometimes that were having stimuli-responsive properties. The main access to synthesize these polymers was based on the ring-opening polymerization of N-carboxyanhydrides (NCAs) (1). Nevertheless, instability of NCAs and the use of triphosgene for their synthesis has limited their development at industrial scales. In this study, we will thus aim at synthesizing and polymerizing two other types of cyclic monomers based on amino acids: morpholines-2,5-diones (MDs) (2) and cyclodipeptides (DKP) (3), that are more stable and easier to synthesize than NCAs. The synthesis of the monomers will be developed and optimized in order to obtain the highest yields possible while attempting to meet the criterions of green chemistry. Their Ring-opening polymerization by organocatalysis (4-5) will then be studied in details. Physico-chemical properties of as obtained polymers will be also determined. Finally, amphiphilic block-copolymers, that could serve as complexing agents for metals, will be synthesized and their self-assembly properties will be determined