Dans cette thèse, nous avons décrit de nouvelles méthodes pour la préparation de polymères et de produits chimiques à partir de ressources renouvelables:Premièrement, nous avons défini une nouvelle méthode de préparation de sulfonamides, utilisant des nitro-aromatiques et des sels de sulfinate de sodium, dans une solution aqueuse de bisulfite de sodium, en tant qu’agent réducteur non toxique. Le produit a été séparé par une simple filtration. La réaction montre une chimio-sélectivité complète, seuls les substrats nitro déficitaire en électrons sont réactifs. Cependant, et contrairement à la littérature, les sels de sulfinate de sodium aromatiques et aliphatiques se sont révélés réactifs dans nos conditions. De plus, nous avons utilisé cette méthode pour préparer de manière écologique le catalyseur de zinc décrit par Karamé et al. et utilisé pour la cycloaddition du dioxyde de carbone avec des époxydes, afin d'accéder aux monomères de polycarbonates pour la préparation de polyuréthane non isocyanate.Ensuite, nous avons étudié la préparation de bis-carbonate de mannitol à partir de mannitol, en utilisant le carbonate de diméthyle comme réactif et comme solvant. Le carbonate de glycérol a été utilisé comme co-solvant en raison de ses propriétés de solubilisation intéressantes. La possibilité de synthèse des monomères diamines entièrement renouvelables a également été étudiée en utilisant des derives des sucres comme la furfurylamine et le 5-méthylfurfural. Nous avons également etudier l’aminolyse du bis-carbonate du mannitol avec la furfurylamine à la température ambiante. De plus, nous avons comparé la stabilité de ce carbonate avec les monomères carbonates commerciaux en utilisant une analyse gravimétrique thermique.Enfin, nous avons préparé le diester de 4,4'-oxydipentanoate de diéthyle à partir de lévulinate d'éthyle par éthérification réductrice sans solvant, catalysée par du triflate de cuivre, en utilisant du tétraméthydisiloxane comme agent réducteur. En outre, nous avons prouvé que ce nouveau monomère était utilisable dans la préparation des polyesters et des polyamides, dans des conditions de polycondensation classiques, en utilisant le propane diol et l’hexaméthylène diamine comme monomères modèles / In this thesis, we describe new methods for the preparation of polymers and chemicals from renewable resources: First we have defined new method for the preparation of sulfonamides, using nitro aromatics and sodium sulfinate salts, in aqueous sodium bisulfite solution as a non toxic reducing agent. The product was separated by simple filtration and the reaction show full chemoslectivity, only electron poor nitro substrates are reactive. However, in contrast with the literature, aromatic and aliphatic sodium sulfinate salts were found reactive under our conditions. In addition, we have used this method to prepare, in a green way, the active zinc catalyst reported by Karamé et al. for the cycloaddition of carbon dioxide with epoxydes, in order to access to polycarbonates monomers for non-isocyanate polyurethane preparation.Then, we have investigated the preparation of high purity mannitol bis-carbonate from mannitol using dimethyl carbonate as a reagent and as a solvent. Glycerol carbonate was used as co-solvent due to its interesting solubilization properties. The possibility of the synthesis of fully renewable diamine monomers was also investigated using furfurylamine and 5-methylfurfural derivated from sugars. We have also uncovered its high reactivity toward uncatalyzed aminolysis with furfurylamine at room temperature. Furthermore, we have compared the stability of this carbonate with existing commercial monomers using thermal gravimetric analysis.Finally, we prepared the diethyl 4,4'-oxydipentanoate diester from renewable ethyl levulinate was prepared by solventless reductive etherification, catalyzed by copper triflate, using tetramethydisiloxane as safe and low-cost reducing agent. Besides, we have proved the usability of this new monomer in the preparation of sustainable polyesters and polyamides, under classical polycondensation conditions, using propane diol and hexamethylene diamine as model monomers

Les carburants synthétisés à partir de la biomasse représentent une alternative crédible aux carburants conventionnels. La biomasse lignocellulosique présente en effet une importante disponibilité et son traitement physico-chimique permet d’obtenir une grande variété de composés aux propriétés intéressantes. La structure de ces biocarburants fait cependant intervenir des fonctions oxygénées, qui rendent la compréhension des phénomènes d’oxydation complexes. Le projet 2G-CSAFE, dans lequel s’inscrit le travail présenté ici, a pour objectif d’explorer la cinétique d’oxydation de certains de ces carburants. Les fonctions chimiques étudiées lors de ce travail sont les fonctions cétone, éther et ester. La combinaison de deux de ces fonctions (comme dans le cas des lévulinates) est également étudiée. Après une étude bibliographique qui vise à identifier les informations apportées par les études passées sur les composés les plus simples de chaque famille (acétone, diméthyl-éther et formiate de méthyle), l’accent est mis sur les rares travaux disponibles liés à la butanone, la cyclopentanone, la cyclohexanone, le dibutyl-éther, le formiate de butyle et le lévulinate de méthyle. La cinétique d’oxydation de ces composés est ensuite étudiée par des approches numériques et expérimentales. Des calculs de chimie théorique sont menés dans un premier temps pour étudier l’impact des fonctions oxygénées sur la structure du carburant et pour obtenir les constantes de vitesse relatives aux principales réactions mises en jeu. Des expériences en réacteur auto-agité par jets gazeux sont ensuite réalisées sur une gamme de température pouvant aller de 450 à 1250 K, à des pressions de 1 ou 10 atm et pour des richesses allant de 0,5 à 2. Les données ainsi collectées sont enfin utilisées pour développer des mécanismes cinétiques. L’accord entre les simulations et les données expérimentales est globalement satisfaisant pour des composés aussi complexes et les résultats présentés ici pourront être source d’analogies pour la modélisation d’autres carburants oxygénés. / Fuels produced from biomass are an interesting alternative to conventional fuels. Lignocellulosic biomass is indeed highly available and a wide variety of compounds can be obtained through its physico-chemical conversion. However, the structure of the fuels obtained from such processes involves oxygenated groups that make complicated the understanding of the oxidation chemistry. The work presented here is part of the 2G-CSAFE project, which aims at exploring the oxidation kinetics of these fuels. Chemical functions studied in this work include ketones, ethers and esters. The combination of two functions (as for levulinates) is also investigated. After a literature review aiming at collecting the information reported on the simplest compound of each group (acetone, dimethylether and methylformate), available studies on butanone, cyclopentanone, cyclohexanone, dibutyl-ether, butyl-formate and methyl levulinate are considered. The oxidation of these compounds is thereafter studied by numerical and experimental approaches. Ab initio calculations are performed to study the impact of the oxygenated groups on the structure and to derive rate constants for the major chemical pathways. Experiments are then carried out in a jet-stirred reactor for temperatures ranging from 450 to 1250 K, pressures of 1 or 10 atm and equivalence ratios from 0.5 to 2. The data obtained through these two approaches are finally used to develop and validate kinetic mechanisms. The overall agreement between experiments and simulations is satisfactory and results presented here can be used as a source of analogy for the future modeling of other similar oxygenated fuels.

L'objectif de ce travail était d'étudier en profondeur la synthèse catalytique de lévulinates de butyle à partir de biomasse, d'abord en utilisant les isomères de butanol, puis les isomères de butène comme agents d'estérification. Généralement obtenus par estérification de l'acide lévulinique, les esters lévuliniques et notamment les lévulinates de butyle présentent des propriétés physiques et chimiques faisant d'eux de potentiels additifs de carburant, molécules plateformes, solvants ou encore additifs pour l'industrie alimentaire ou pharmaceutique. En convertissant sélectivement la cellulose en lévulinates de butyle, aucune étape de synthèse et de purification d'intermédiaires réactionnels n'a été nécessaire. Dans les isomères de butanol, la conversion de la cellulose en lévulinates avec H2SO4 a permis d'obtenir à 200°C respectivement 50 et 14% d'esters dans les alcools primaires et secondaire. L'utilisation de zircone sulfatée et de phosphotungstate de césium a abouti à la formation de 15% d'esters dans les alcools primaires, et de 3% dans l'alcool secondaire. L'utilisation d'oléfines comme substituant aux alcools fut étudiée en présence d'acide sulfurique. Avec le n-butène, l'estérification de l'acide lévulinique a donné 55% de lévulinate de sec-butyle à 100°C et en absence de solvant. A partir de cellulose, un rendement de 19% a été obtenu à 100°C dans l'iso-octane. Avec l'iso-butène, 50% de lévulinate de tert-butyle ont été obtenus à partir de l'acide lévulinique, sans solvant et à 25°C. En présence d'Amberlyst-15, 80% de rendement ont pu être obtenus, avec une réutilisation jusqu'à 6 fois du catalyseur sans désactivation notable / The objective of this work was to study in details the catalytic synthesis of butyl levulinates from biomass, first by using butanol isomers, then butene isomers as esterifying agents. Usually obtained by esterification of levulinic acid, levulinic esters including butyl levulinates possess physical and chemical properties making them potential fuel additives, platform molecules, solvents or additives for the food or pharmaceutical industry. By selectively converting cellulose into butyl levulinates, no step of synthesis and purification of reaction intermediates was necessary. In butanol isomers, the conversion of cellulose to levulinates with H2SO4 gave at 200°C, respectively 50 and 14 % of esters in the primary and secondary alcohols. The use of sulfated zirconia and cesium phosphotungstate led to 15% of esters from primary alcohols, and 3% from secondary alcohol. The use of olefins as alcohol substituents was studied in the presence of sulfuric acid. With n-butene, the esterification of levulinic acid gave 55% of sec-butyl levulinate at 100°C and in the absence of solvent. From cellulose, 19% yield was obtained at 100°C in iso-octane. With iso-butene, 50% of tert-butyl levulinate was obtained from levulinic acid, without solvent and at 25°C. In the presence of Amberlyst-15, 80% yield was obtained, with a reuse up to 6 times of the catalyst without significant deactivation