UPThèses

Ce mémoire de thèse concerne la mise au point de procédés catalytiques hautementsélectifs pour la transformation du glycérol en produits de plus haute valeur ajoutée. Après une présentation bibliographique retraçant les principaux résultats obtenus dans le domaine de la conversion du glycérol catalysée par des catalyseurs siliciques, nous montrons dans un premier chapitre que l'hydrophilie de surface des catalyseurs organosiliciques peut être favorablement mise à profit pour contrôler de manière très fine la sélectivité des réactions impliquant le glycérol. Dans un deuxième temps, nous montrons que l'incorporation de groupement phényle à l'intérieur des parois des catalyseurs organosiliciques permet d'augmenter non seulement leur activité mais surtout leur stabilité. En effet, contrairement aux catalyseurs organosiliciques classiques, ces nouveaux catalyseurs ont pu être recyclés avec succès sans perte notable d'activité. Enfin, dans une dernière partie, nous discutons la possibilité d'utiliser le glycérol non plus comme un réactif mais comme un solvant vert prometteur pour la catalyse. En particulier, dans ce cas, nous verrons que l'utilisation de catalyseurs amphiphiles permet non seulement d'augmenter de manière significative les vitesses de réaction mais surtout d'inhiber la réactivité intrinsèque du glycérol. Une comparaison avec les procédés en phase aqueuse est réalisée et nous discutons dans ce chapitre les principaux avantages liés à l'utilisation du glycérol en tant que solvant. Tous les travaux présentés dans ce mémoire de thèse s'inscrivent plus généralement dans le domaine de la chimie verte et l'accent est particulièrement porté vers (1) le contrôle de la sélectivité des réactions mises en jeu, (2) l'utilisation de matières premières renouvelables, (3) la stabilité et le recyclage des catalyseurs et (4) les solvants utilisés.

Ce travail de thèse s'inscrit dans le cadre du développement durable au travers de l'utilisation du glycérol en tant que solvant. L'objectif est de montrer qu'il peut servir de solvant soit, pour l'obtention d'agrégats de tensioactifs (solvant cohésif) ainsi que d'émulsions au contact d'une phase organique, soit pour la réalisation d'une catalyse dans des conditions peu usuelles (forte température d'ébullition et faible pression de vapeur saturante). L'objectif de la première partie consiste en l'étude des propriétés d'agrégation en utilisant des acides gras comme tensioactifs. En changeant la nature du contre ion, ces molécules offrent un large polymorphisme d'agrégats. Ainsi, nous décrivons dans le glycérol, l'obtention de micelles, de vésicules ou encore de tubes. Ces assemblages présentent la particularité d'être de plus petite taille comparativement à l'eau. Ces systèmes ont ensuite été utilisés dans la formation de phases cristal liquide ou d'émulsions en présence d'hexadécane. Dans une deuxième partie, de manière à développer des procédés catalytiques sélectifs dans le glycérol, nous avons synthétisé des agrotensioactifs dérivés de sucres (aminopolysaccharides). Ces derniers sont capables de (i) contourner la faible solubilité des substrats organiques dans le glycérol et de (ii) limiter la réactivité intrinsèque du glycérol, grâce à la formation de domaines hydrophobes. Dans l'une des réactions modèles étudiées (couplage de Heck), il est possible, par effet de température, de contrôler la sélectivité de la réaction ce qui permet d'envisager la synthèse de composés à plus haute valeur ajouté. L'extraction sélective des produits formés dans le glycérol a ensuite été étudiée en utilisant le CO2 supercritique puisque la solubilité du glycérol dans ce solvant est relativement faible.