Préparation, criblage et utilisation de catalyseurs hétérogènes à base de polysaccharides

Preparation, screening and use of heterogeneous catalysts based on polysaccharides

• Auteur / Autrice : Mélanie Chtchigrovsky
• Direction : Frédéric Taran
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Chimie organique
• Date : Soutenance en 2010
• Etablissement(s) : Paris 11
• Partenaire(s) de recherche : Autre partenaire : Université de Paris-Sud. Faculté des sciences d'Orsay (Essonne)

Mots clés

Mots clés contrôlés

Polysaccharides

Chitosane

Alginates

Catalyseurs

Résumé

Les contraintes environnementales poussent les chimistes à développer de nouveaux systèmes générant un minimum de déchets. La mise au point de catalyseurs hétérogènes bien définis permet de répondre à ces contraintes notamment par la récupération et le recyclage du catalyseur. Alors que de nombreux systèmes catalytiques hétérogènes à base de supports inorganiques ou organiques, sont d’ores et déjà rapportés dans la littérature, peu de travaux mettent en œuvre des systèmes à base de matériaux biologiques, tels que des macrostructures polymériques naturelles. Dans cette optique, nous avons entrepris de développer des catalyseurs hétérogènes à base de polysaccharides, en tant que supports renouvelables, sous la forme de billes macroscopiques poreuses. Les différents catalyseurs obtenus ont été criblés à l’aide de tests fluorescents. Dans un premier temps, l’efficacité catalytique d’une douzaine de systèmes hétérogènes à base de chitosane comme support pour des complexes « cuivre-ligand » a pu être étudiée via la réaction de cycloaddition 1,3-dipolaire de Huisgen. Puis dans un second temps, l’efficacité catalytique d’une quarantaine de systèmes hétérogènes à base de nanoparticules de palladium supportées sur alginate a pu être étudiée via la réaction de couplage de Suzuki. Nos résultats montrent que des systèmes hétérogènes fortement actifs peuvent être obtenus en combinant les propriétés texturales des polysaccharides et les propriétés catalytiques de métaux de transition ou de complexes « métal-ligand ».

Environmental constraints push chemists to develop new systems for generating minimal waste. The development of well-defined heterogeneous catalysts can respond to these constraints in particular by the recovery and the recycling of catalyst. While many heterogeneous catalytic systems based on inorganic or organic materials are already reported in the literature, few works implement systems based on biological materials such as natural polymeric macrostructures. In this context, we have undertaken to develop heterogeneous catalysts based on polysaccharides as renewable materials, in the form of macroscopic porous beads. Different catalysts obtained were screened using fluorescent test. Firstly, the catalytic efficiency of a dozen heterogeneous catalysts based on chitosan as support for « copper-ligand » complexes has been studied through the 1,3-dipolar Huisgen’s cycloaddition. Secondly, the catalytic efficiency of around forty heterogeneous systems based on palladium nanoparticles supported on alginate have been studied through the Suzuki’s coupling reaction. Our results show that highly active heterogeneous systems can be obtained by combining the structural properties of polysaccharides and catalytic properties of transition metals or « metal-ligand » complexes.