Thèse Catalyse Tandem pour l'Utilisation des Esters d'Alkyles en Couplages Croisés H/F - Doctorat.Gouv.Fr

Établissement : Université Paris-Saclay GS Chimie École doctorale : Sciences Chimiques : Molécules, Matériaux, Instrumentation et Biosystèmes Laboratoire de recherche : NIMBE - Nanosciences et Innovation pour les Matériaux, la Biomédecine et l'Energie - DRF/IRAMIS Direction de la thèse : Lucile ANTHORE-DALION ORCID 0000000301489947 Début de la thèse : 2026-10-01 Date limite de candidature : 2026-06-30T23:59:59 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 des ressources fossiles et le changement climatique exigent de se tourner vers 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 du modèle actuel. 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 représentent l'un des principaux outils permettant de créer des liaisons C-C. Cependant, elles reposent encore aujourd'hui principalement sur l'utilisation d'halogénures organiques comme 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. 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'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 des ressources fossiles et le changement climatique exigent de se tourner vers 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 du modèle actuel. 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,...) représentent l'un des principaux outils permettant de créer des liaisons C-C. Cependant, elles reposent encore aujourd'hui principalement sur l'utilisation d'halogénures organiques comme 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 de couplage croisé avec les alcènes. 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. Démontrer que les esters d'alkyles peuvent être utilisés comme électrophiles dans des couplages croisés de type Heck en utilisant une catalyse tandem 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 la photoactivation soit l'activation thermique. Pour activer les esters d'alkyle, nous envisageons d'utiliser la catalyse tandem, où deux catalyseurs travailleront en synergie pour effectuer la réaction. La thèse pourra s'appuyer sur les recherches en cours dans notre laboratoire sur la réactivité des esters(1), les activations de la liaison C-O (2,3) 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) aura accès aux techniques modernes pour le développement de systèmes catalytiques, comme l'expérimentation à haut débit (HTE) ou les calculs théoriques au niveau DFT, et y sera formé(e) s'il/elle le souhaite. De même, des études mécanistiques poussées pourront être réalisées en interne au laboratoire ou en collaboration avec des photophysiciens si nécessaire.

Le candidat ou la candidate doit être titulaire d'un master en chimie organique ou chimie moléculaire. Une expérience en catalyse et/ou une curiosité pour les mécanismes réactionnels seront appréciées.

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