Organocatalyseurs supportés sur polyéthylène thermomorphique pour la valorisation de la biomasse et du CO2

Thermomorphic polyethylene-supported organocatalysts for the valorization of biomass and CO2

• Auteur / Autrice : Killian Onida
• Direction : Nicolas Duguet
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Chimie
• Date : Soutenance le 08/11/2022
• Etablissement(s) : Lyon 1
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale de Chimie (Lyon ; 2004-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : ICBMS - Institut de Chimie et Biochimie Moléculaires et Supramoléculaires - UMR 5246 (Villeurbanne, Rhône)
• Jury : Président / Présidente : Abderrahmane Amgoune
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Nicolas Duguet, David Martin, Gaëlle Blond, Franck D'Agosto, Laurence Hecquet
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : David Martin, Gaëlle Blond

Mots clés

Mots clés contrôlés

Synthèse (chimie)

Carbonates cycliques

Innovation

Supports de catalyseurs

Polyéthylène

Organocatalyse

Mots clés libres

Carbonate organique

Thermomorphique

Dioxyde de carbone

Huile végétale

Carbonate de vinylène

Organocatalyseur

Organocatalyseur supporté

Organocatalyst

Organic carbonate

Thermomorphique

Carbone dioxide

Vegetable oil

Vinylene carbonate

Supported organocatalyst

Résumé

Cet ouvrage décrit les travaux réalisés pour la préparation d’organocatalyseurs supportés sur polyéthylène thermomorphique et leurs applications dans le cadre du développement de nouvelles méthodes de synthèse des carbonates cycliques saturés, des carbonates de vinylène et d‘oxazolinones. Les carbonates cycliques sont des molécules organiques possédant de nombreuses applications industrielles (électrolytes, solvants, monomères, etc.). Cette famille de molécules peut aussi être utilisée en synthèse organique comme source de carbonyle bon marché et non-toxique. La première partie décrit une méthode de synthèse des carbonates cycliques saturés à partir d’époxydes et de dioxyde de carbone. Cette réaction a été réalisé avec un organocatalyseur de type carbène N-hétérocyclique supporté sur polyéthylène thermomorphique. Ce catalyseur possède des propriétés physiques particulières, lui permettant de combiner les atouts des catalyseurs homogènes et hétérogènes. Cette réaction a ensuite été appliquée à la synthèse de carbonates dérivés d’huiles végétales. La seconde partie décrit la mise au point de quatre nouvelles méthodes organocatalytiques de synthèse de carbonates de vinylène à partir d’alpha-hydroxycétones ou d’aldéhydes en utilisant diverses sources de carbonyle comme le carbonate de diphényle, le carbonate de diméthyle ou encore le poly(carbonate de bisphénol A). Ces méthodes permettent de préparer les carbonates de vinylène à partir de ressources peu dangereuses et pouvant être biosourcées ou issues de valorisation de déchets. Enfin, grâce à un accès simplifié aux carbonates de vinylène, une réaction organocatalysée de préparation aux oxazolin-2-ones a pu être développée, en vue de son application dans le domaine des polymères.

This work describes the preparation thermomorphic polyethylene-supported organocatalysts and their applications for the development of new methodologies for the preparation of saturated cyclic carbonates, vinylene carbonates and oxazolinones. Cyclic carbonates are organic molecules with many industrial applications (electrolytes, solvents, monomers, etc.). This family of molecules can also be used in organic synthesis as a cheap and non-toxic carbonyl source. The first part describes a new method for the synthesis of saturated cyclic carbonates from epoxides and carbon dioxide. This reaction was carried out with a N-heterocyclic carbene-type organocatalyst supported on thermomorphic polyethylene. This catalyst has specific physical properties, allowing it to combine the advantages of homogeneous and heterogeneous catalysts. This reaction was then applied to the synthesis of carbonates derived from vegetable oils. The second part describes the development of four new organocatalytic methods for the synthesis of vinylene carbonates from alpha-hydroxyketones or aldehydes using various carbonyl sources such as diphenyl carbonate, dimethyl carbonate or even poly (bisphenol A carbonate). These methods allow the preparation of vinylene carbonates from benign resources that can be either bio-sourced or derived from waste. Finally, thanks to a simplified access to vinylene carbonate, an organocatalytic method was developed for the preparation of oxazolin-2-ones, thus serving as a basis for future application in the field of polymers.