Thèse en chimie moléculaire (H/F)

Sujet de thèse :
L’accès facilité à l’énergie et aux matières premières carbonées offert par les ressources fossiles a permis une croissance rapide de la société. Néanmoins, l’épuisement attendu de ces ressources et le changement climatique exigent de recourir à un modèle plus durable. Les matières premières biosourcées sont une source prometteuse de carbone pour remplacer les produits pétrochimiques, mais elles nécessitent un changement radical de modèle. Alors que le paradigme actuel repose sur la production d’énergie et de molécules organiques à haute valeur ajoutée par des étapes d’oxydation, un modèle basé sur l’économie circulaire du carbone, c’est-à-dire la transformation du CO2 et de la biomasse qui sont déjà des matériaux fortement oxydés, requiert le développement de nouvelles méthodologies de réduction, de désoxygénation et d’utilisation directe de liaisons oxygénées pour accéder à des molécules organiques fonctionnalisées et utiles.
En chimie organique, les réactions de couplage croisé (Suzuki, Heck, Hiyama…) constituent l’un des principaux outils pour former des liaisons C–C. Cependant, elles reposent encore aujourd’hui principalement sur l’utilisation d’halogénures organiques en tant qu’électrophiles. Dans ce projet, le/la doctorant(e) aura pour objectif de démontrer que les esters d’alkyle, facilement disponibles et abondants, peuvent servir d’électrophiles dans les réactions catalytiques de couplage croisé avec les alcènes (réactions de type Heck). Les esters peuvent en effet être directement biosourcés ou facilement synthétisés à partir d’acides carboxyliques et d’alcools, diminuant ainsi l’impact environnemental de la formation de la liaison carbone-carbone.

L'objectif principal du projet sera le développement de couplages croisés de type Heck, conduisant à la formation d’alcènes, catalysés avec des catalyseurs de métaux abondants (Fe, Co…), et en utilisant soit l’activation thermique, soit la photoactivation. Nous envisageons d'utiliser une catalyse tandem, où deux catalyseurs agiront en synergie pour effectuer la réaction. La thèse s'appuiera sur les recherches en cours dans notre laboratoire sur la réactivité des esters, les activations de la liaison C–O, et des résultats préliminaires non publiés.

Le/la doctorant(e) développera ses compétences en (photo)catalyse, en synthèse organique et organométallique, en travaillant sous atmosphère inerte (lignes de Schlenk, boîtes à gants), ainsi qu'en analyse de composés chimiques (RMN, GC-MS, IR, rayons X). Le/la doctorant(e) pourra accéder à des techniques modernes pour le développement de systèmes catalytiques, telles que l'expérimentation à haut débit (HTE, collaboration avec la plateforme du CEA Saclay) ou les calculs théoriques au niveau DFT, et y être formé(e) s'il/elle le souhaite. Le laboratoire est entièrement équipé pour mener à bien ce projet.

Références pertinentes :
[1] E. Crochet, L. Anthore-Dalion, T. Cantat Angew.
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