Hydrogénation de liaisons C=O par catalyse moléculaire électrochimique / Hydrogenation of C=O b[...]

Université Grenoble Alpes; France; Sur place; EUR 25 000 - 30 000; Plein temps

Résumé du poste

Une université de premier plan en France propose une thèse sur l'électrification des processus de réduction de liaisons C=O. Le candidat travaillera sur des projets innovants à l'interface de la chimie moléculaire et de la physico-chimie, avec un début prévu le 01/10/2025. Un Master 2 en Chimie est requis.

Qualifications

• Expérience en synthèse de ligands et complexes de coordination.
• Connaissances en études électrochimiques et spectroscopiques.

Responsabilités

• Étudier l'hydrogénation de dérivés d'acide carboxylique par catalyse moléculaire électrochimique.
• Développer des pré-catalyseurs pour améliorer l'efficacité de la réaction.

Connaissances

Chimie moléculaire

Physico-chimie

Réactivité électro-catalytique

Formation

Master 2 de Chimie

Master 2 de Chimie-Physique

Description du poste

La mise en place d'une économie circulaire du carbone est un enjeu environnemental majeur qui nécessite le développement de nouvelles voies de transformation de la matière, notamment à partir de sources renouvelables et plus oxydées que les énergies fossiles actuellement utilisées. Dans ce cadre général, une approche prometteuse consiste en l'électrification des processus de réduction, en particulier de liaisons C–O, pour, à partir de substrats carbonés oxydés, générer des combustibles.

A ce jour, la grande majorité des produits chimiques contient du carbone dérivé de ressources fossiles (hydrocarbures). L'épuisement de ces ressources et les problèmes environnementaux croissants liés à leur utilisation nous obligent à trouver des solutions alternatives pour accéder à ces produits, et ainsi, tendre vers une économie circulaire du carbone. Dans ce contexte, moyennant l'utilisation d'une source décarbonée d'électricité, un cercle vertueux peut alors se mettre en place.

Cependant, l'électrification des processus de réduction de liaisons C=O n'est pas chose aisée et il est nécessaire de faire appel à des catalyseurs pour réaliser ces transformations de manière efficace et sélective. Cette réduction peut se faire par hydrogénation directe avec H2 ou via des hydrures métalliques ou hydroboranes ou hydrosilanes, mais leur production ou leur recyclage nécessitent une grande quantité d'énergie.

Le présent projet propose d'aborder ce problème via l'étude de l'hydrogénation de dérivés d'acide carboxylique par catalyse moléculaire électrochimique. L'approche électrochimique consiste, en utilisant le concept de catalyse moléculaire électrochimique développé dans notre équipe, à électrogénérer in situ des complexes hydrure de métaux de transition qui hydrogèneront le substrat choisi. Le développement de cette méthodologie s'accompagnera d'une compréhension fondamentale détaillée des processus impliqués.

En effet, la génération électrochimique d'un hydrure de complexe de métal de transition nécessite non seulement le transfert de deux électrons de l'électrode vers le complexe mais aussi d'un proton. Il est alors nécessaire que l'hydrure ainsi formé active plus rapidement et plus favorablement la liaison C=O du substrat qu'il ne réagisse avec l'acide ayant servi à le générer (auquel cas H2 serait produit).

Pour contourner ce problème, l'approche proposée dans ce projet consiste à développer des pré-catalyseurs capables de conduire in-situ à un complexe hydrure possédant aussi un site de coordination vacant pour que le substrat accède à la sphère de coordination du métal. Ainsi, le transfert d'hydrure vers le substrat par sphère interne sera potentiellement plus efficace que la formation de H2.

Le début de la thèse est prévu pour le 01/10/2025. La catégorie de financement est : Autre financement.

Le(a) candidat(e) doit être motivé(e) pour travailler sur un projet à l'interface de la chimie moléculaire (chimie de coordination), de la physico-chimie, de la réactivité électro-catalytique et de l'analyse. Le travail expérimental comporte des aspects de synthèse de ligands et de complexes de coordination, de leur caractérisation physicochimique, d'études électrochimiques, spectroscopiques fondamentales et mécanistiques. Les connaissances requises pour les études mécanistiques pourront être enseignées à l'étudiant(e). Un Master 2 de Chimie ou de Chimie-Physique est requis.