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Camats Gangonells, Marc. Développement de nouveaux catalyseurs à base de cuivre : des complexes aux nanoparticules bien définies

Camats Gangonells, Marc (2021). Développement de nouveaux catalyseurs à base de cuivre : des complexes aux nanoparticules bien définies.

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Résumé en francais

Les nanocatalyseurs à base de cuivre ont connu un grand intérêt pour les applications synthétiques depuis le début du 20e siècle. Ces énormes efforts sont principalement basés sur deux aspects clés : i) le cuivre est un métal abondant sur terre avec une faible toxicité, conduisant à des matériaux catalytiques peu coûteux et respectueux de l'environnement ; et ii) le cuivre peut stabiliser différents états d'oxydation (0 à +3) pour les systèmes moléculaires et à base de nanoparticules, ce qui favorise différents types d'interactions métal-réactif. Cette polyvalence chimique permet différentes voies, impliquant des intermédiaires radicalaires ou ioniques à base de cuivre. Ainsi, les nanoparticules à base de cuivre sont devenues des catalyseurs commodes, en particulier pour les réactions de couplage, transformations présentes dans un nombre remarquable de procédés apportant des composés organiques à haute valeur ajoutée, qui trouvent un intérêt dans différents domaines (chimie médicinale, produits naturels, médicaments, matériaux...) . Mon projet vise le développement de nouveaux systèmes catalytiques à base de métaux pour l'activation de petites molécules. En particulier les nanoparticules de métaux et d'oxydes métalliques en se concentrant sur les métaux de première ligne pour la nanocatalyse ainsi que l'utilisation de complexes de coordination en catalyse homogène. Ce travail s'est concentré sur l'étude de catalyseurs à base de cuivre à la fois sous forme de nanoparticules et de complexes métalliques pour leur étude en tant que catalyseurs de réactions de couplage. Dans ce travail, plusieurs nanocatalyseurs ont été préparés en utilisant des solvants durables comme le glycérol et le PEGMe2, ajoutant de la valeur à leurs propriétés physiques avantageuses pour la préparation de nanoparticules. Nos nanomatériaux peuvent être composés de 3 composés à base de cuivre : Cu(0) NP, Cu@Cu1-2O NP et CuS nanoparticules qui ont été entièrement caractérisées par UV-Vis, XPS, analyse élémentaire. Les propriétés catalytiques des nanomatériaux à base de cuivre ainsi que des complexes ont été étudiées pour la promotion de réactions de couplage. Parmi nos 3 nanomatériaux, nous nous sommes concentrés sur l'étude du potentiel catalytique des nanoparticules de cuivre à valence zéro prouvant qu'elles sont actives pour l'hydroamination des alcynes, l'homocouplage oxydatif (utilisant à la fois l'air et le N2O) et l'hydratation des alcynes. Nous étions également intéressés à examiner de plus près l'activation de C(sp3)-H favorisée par Cu(II), pour cette raison, une collection d'imines a été synthétisée et le rôle des sels de cuivre(II) a été étudié dans le but de mieux comprendre le processus et les mécanismes qui ont permis au cuivre d'effectuer une telle transformation. Cela a abouti au développement d'une nouvelle méthode catalytique pour la préparation d'imidazo[1,5-a]pyridines utilisant l'activation C-H dans de multiples positions. En conclusion, ce travail offre un aperçu de certaines des voies catalytiques que ce métal abondant est capable d'offrir, plus précisément son utilisation dans les couplages oxydatifs, l'hydratation des alcynes, l'hydroamination et l'activation du CH, en examinant de près les processus d'activation des liaisons utilisant les deux complexes du cuivre. et nanoparticules à base de cuivre et proposant de nouvelles méthodes de couplage utilisant ces espèces comme catalyseurs et mettant une attention particulière à la durabilité grâce à l'utilisation de solvants bio-sourcés (glycérol, PEG...) et de méthodes énergétiquement efficaces (réactivité micro-ondes).

Sous la direction du :
Directeur de thèse
Gomez, Montserrat
Pla, Daniel
Ecole doctorale:Sciences de la matière (SdM)
laboratoire/Unité de recherche :Laboratoire Hétérochimie Fondamentale et Appliquée (LHFA), UMR 5069
Mots-clés libres :Nanoparticules - Nanocatalyse - Cuivre - Activation C-H - Réactions de couplage
Sujets :Chimie
Déposé le :10 Jun 2022 12:59