Ce projet de doctorat a été consacré au développement de catalyseurs moléculaires et supportés pour l’oxydation sélective de substrats biosourcés renouvelables dans des conditions respectueuses de l’environnement, conformément aux principes de la chimie verte. Le travail a combiné des approches homogènes et hétérogènes en utilisant des complexes de molybdène, de vanadium et de manganèse, associés à des oxydants « verts » tels que le peroxyde d’hydrogène et le tert-butylhydroperoxyde, dans des conditions douces ou sans solvant. Des complexes à bases de Schiff, des polyoxométallates (POMs) et des complexes tétradentés de MnII ont été synthétisés, caractérisés et évalués pour l’oxydation de terpènes et d’alcools biosourcés.
Des stratégies d’immobilisation sur silice, résine de Merrifield et chitine biosourcée ont été explorées, permettant la recyclabilité, une lixiviation minimale et une prolongation de la durée de vie des catalyseurs, tout en maintenant une activité élevée et une stabilité structurale. À travers ces systèmes, des protocoles sans solvant, des supports recyclables et des matières premières renouvelables ont été intégrés afin de réduire la consommation d’énergie et l’usage de solvants, tout en obtenant des produits à forte valeur ajoutée, en accord avec une conception durable des procédés.
Ce travail démontre la faisabilité de combiner conception de catalyseurs, oxydants verts et stratégies d’immobilisation pour développer des systèmes catalytiques efficaces, sélectifs et réutilisables, et établit une base solide pour l’élargissement des méthodologies d’oxydation à des substrats plus complexes dans de futures études. |
This PhD project focused on the development of molecular and supported catalysts for the selective oxidation of renewable bio-based substrates under environmentally friendly conditions, in accordance with the principles of green chemistry. The work combined homogeneous and heterogeneous approaches using molybdenum, vanadium, and manganese complexes with green oxidants such as hydrogen peroxide and tert-butyl hydroperoxide under mild or solvent-free conditions. Schiff base complexes, polyoxometalates (POMs), and MnII tetradentate complexes were synthesized, characterized, and evaluated for oxidation of bio-based terpenes and alcohols. Immobilization strategies employing silica, Merrifield resin, and bio-based chitosan were explored enabling recyclability, minimal leaching, and extending catalyst lifetime, while maintaining high activity and structural stability. Across these systems, solvent-free protocols, recyclable supports, and renewable feedstocks were integrated to reduce energy consumption and solvent use and obtaining valuable products, thereby aligning with sustainable process design. This work demonstrates the feasibility of combining catalyst design, green oxidants, and immobilization strategies to develop efficient, selective, and reusable catalytic systems, and provides a foundation for expanding oxidation methodologies to more complex substrates in future studies. |