Mise au point d'un procédé de carboxylation par électrosynthèse en milieu CO2 sous pression et application en chimie fine

par Sébastien Chanfreau

Thèse de doctorat en Génie des procédés et de l'environnement

Sous la direction de Jean-Stéphane Condoret.

Soutenue en 2005

à Toulouse, INPT .

mots clés

• Carboxylation
• Chimie industrielle
• Électrochimie
• Dioxyde de carbone
• Diméthylformamide

Résumé

Nous proposons ici d'utiliser le co2 sous pression comme solvant et réactif pour réaliser la carboxylation électrochimique du chlorure de benzyle. Un co-solvant, le dimethylformamide (DMF), est nécessaire pour permettre la solubilisation du sel assurant la conductivité du milieu. Le comportement thermodynamique du mélange co2-DMF constituant lco2ilieu électrolytique a été modélisé en utilisant le modèle de Huron-Vidal. Le milieu a été caractérisé en utilisant une microélectrode pour déterminer le coefficient de diffusion d'un composé modèle, le ferrocène, en utilisant comme sel le perchlorate de tétrabutylammonium. La carboxylation du chlorure de benzyle dans de tels milieux a été réalisée en utilisant une anode de magnésium soluble, pour des pressions allant de O. 1 MPa à 12 MPa. La suppression du co-solvant et l'emploi d'un sel hydrophobe, le tétraphénylborate de tétrakis(décyl)ammonium, ont été étudiés en vue d'un procédé sous conditions supercritiques du mélange co2-DMF.

Titre traduit

Development of an electrochemical carboxylation process under pressurised CO2 for fine chemistry application

Résumé

We propose here to use pressurized co2 as a reagent and a solvent to perform electrochemical carboxylation of benzyl chloride. A co-solvent, dimethylformamide (DMF), has to be used to solubilize the ionic salt allowing electrical conductivity of the mixture. Thermodynamics of the mixture co2-DMF were modelled using Huron-Vidal model. With tetrabutylammonium perchlorate as the salt, the medium was characterized using a microelectrode to obtain diffusion coefficient of a model compound, the ferrocene. Carboxylation of benzyl chloride was studied with the sacrificial magnesium anode process. Replacement of DMF by benzyl chloride and use of an hydrophobic salt, tetrakis(decyl)ammonium tetraphenylborate, was also considered to set up the process under supercritical co2-solvent mixture conditions.