Axes de recherche > 2 - Catalyse : méthodologies et applications synthétiques

Contact : Angela Marinetti

La catalyse occupe aujourd’hui une place centrale dans le développement de procédés éco-compatibles pour la production industrielle de matières premières et de produits à haute valeur ajoutée. Elle représente donc un enjeu économique et sociétal majeur.

Dès l’origine, l’innovation dans le domaine de la catalyse a fait appel aux molécules phosphorées et continue d’y faire appel pour les procédés du futur. D’une part, les ligands phosphorés sont incontournables en catalyse organométallique, dans la mesure où ils permettent de contrôler l’activité, la sélectivité, voire l’énantiosélectivité des catalyseurs. D’autre part, en organocatalyse, les travaux des deux dernières décennies ont mis en évidence l’importance indiscutable des phosphines, des oxydes et des acides phosphoriques chiraux en tant que catalyseurs nucléophiles et acides respectivement.

Dans ce contexte, les groupes du GDR ‘Phosphore’ sont investis dans l’élaboration de nouveaux outils phosphorés pour la catalyse et ils apportent des connaissances fondamentales sur leurs propriétés et applications. Les travaux actuels visent notamment au design de ligands ‘sur mesure’ pour les divers processus catalytiques ciblés : phosphines polyfonctionnelles pour l’activation duale et la catalyse coopérative mono- ou polymétallique, ligands à caractère hémilabile ou non-innocents s’adaptant successivement aux diverses étapes des cycles catalytiques, phosphines à chiralité axiale, plane ou hélicoïdale pour la catalyse asymétrique. Le concept moderne de ‘paires de Lewis frustrées’, appliqué à l’activation de petites molécules stratégiques comme l’hydrogène ou le CO₂, fait également partie des thèmes abordés par nos équipes. Egalement, le design de catalyseurs pour l’activation de liaisons fortes, CH et CF, ainsi que le recyclage de catalyseurs par greffage sur des supports hétérogènes (nanoparticules) ou solubles (dendrimères) sont des enjeux majeurs de nos travaux actuels.

Dans le domaine de l’organocatalyse, une variété de méthodes permettant la conversion de substrats simples en structures cycliques ou polycycliques complexes à haute valeur ajoutée, sont développées à l’aide de phosphines, d’oxydes et d’acides phosphoriques originaux. Enfin, nous étudions des séquences multicatalytiques à fort potentiel synthétique qui combinent des étapes organocatalysées et des étapes métallo-catalysées.

Dans toutes ces thématiques, les approches expérimentales sont couplées avec les études théoriques pour éclaircir les mécanismes réactionnels et pour déterminer les corrélations entre structure du catalyseur/ligand, mode de liaison et activité catalytique.