Il a été démontré auparavant qu'il est possible d'incorporer quelques monomères polaires tels que les acrylates à même la chaîne de polyéthylène à l'aide d'un système catalytique en utilisant des complexes neutres de palladium de type Pd[P^O]MeL ayant un ligand phosphine sulfonate bidentate et un groupement labile (pyridine, lutidine). Cependant, ce système n'a jamais été exploité afin de fabriquer des matériaux fonctionnels à base de polyoléfines pour des applications ciblées. Il est présenté ici une série de polyoléfines fonctionnelles ayant été fabriquées avec ce système catalytique. Le premier objectif de cette thèse est d'étudier la stéréochimie de l'étape d'insertion lors de la polymérisation des monomères de type allyle et acrylate. Pour cela, il a été préparé des cyclopolymères obtenus par copolymérisation de l'éthylène et de l'acrylate d'allyle. La structure du copolymère qui en résulte, analysée par FTIR et RMN 1D et 2D, contient deux types de lactones, la δ-valerolactone et la γ-butyrolactone. Ces cycles apportent la preuve de l'insertion préférentielle 2,1 de l'acrylate et 1,2 de l'allyle. Le second objectif de cette thèse vise la préparation de polyoléfines fonctionnelles sans faire intervenir une étape de greffage postpolymérisation. Ainsi, pour la première fois, une série de polymères portant des fonctions acides carboxylique ou anhydride a été élaborée par la copolymérisation directe de l'éthylène avec l'acide acrylique, l'anhydride carbique ou l'anhydride maléique. L'acide acrylique a été incorporé dans la chaîne dans une proportion variant entre 1,5 et 6 % molaire, l'anhydride carbique dans une proportion variant entre 7 et 11 % molaire, et l'anhydride maléique entre 2 et 9 % molaire. Le troisième objectif de cette thèse vise la préparation d'un polyéthylène réticulable de manière réversible et ayant une cristallinité modulable. Pour la première fois, l'éthylène a été copolymérisé avec un monomère acrylamide spécifique portant une fonction cétone. Une fois le polymère isolé, la fonction cétone a été réticulée à l'aide de l'hydrazine pour former une hydrazone. Ce procédé innovateur a pour avantage de pouvoir réticuler le polymère à basse température et sans affecter la cristallinité du polymère. De plus, il est réversible, les hydrazones pouvant être clivées par l'action de l'ozone. Une fois réticulé, le polymère peut être fondu et se trouver piégé dans un état amorphe et insoluble. Cette étude démontre que la cristallinité du polyéthylène peut être alternativement activée ou éliminée par l'action d'un stimulus chimique externe. Enfin, le dernier aspect de cette thèse illustre l'utilisation de polyéthylène fonctionnalisé pour la réalisation d'une membrane de pile à combustible. Dans cette étude, des films constitués de terpolymères d'éthylène, de norbornène et d'exo-norbornène-méthyle acide sulfonique ont été synthétisés et caractérisés. Pour cela, une méthode douce de sulfonation ne requérant aucun solvant toxique ou corrosif a été mise au point. Les terpolymères ayant des taux d'insertion entre 15 et 22 % molaire d'exo-norbornène-méthyle acide sulfonique ont pu être utilisés pour fabriquer des films de 70-100 µm d'épaisseur. Le film contenant 22 % molaire en acide sulfonique a une conductivité protonique longitudinale à 25 °C de 2,0 mS/cm. Avec une cellule transversale de mesure de conductivité, il a été possible de dresser une courbe d'Arrhénius et de calculer ainsi une énergie d'activation pour la conduction protonique de 0,14 eV. Cette valeur indique que la conduction des protons se produit dans une phase de canaux sulfoniques hydratés séparée de la phase polyoléfinique hydrophobe. ______________________________________________________________________________ MOTS-CLÉS DE L’AUTEUR : polyoléfines, catalyse, matériaux fonctionnels, monomère polaire

Th. doct.--Sci. pétroliéres--Paris 6, 1989. / 1989 d'après la déclaration de dépôt légal. Contient un résumé en français et en anglais. Bibliogr. p. 99-103.

Th. Univ.--Sci pétrolières--Univ. P. et M. Curie, 1991. / 1992 d'après la déclaration de dépôt légal. Résumé en anglais. Bibliogr. p. 158-163.

Th. doct.-ing.--Nancy, I.N.P.L., 1978.

Th.--Sci. phys.--Lille 1, 1978. N°: 425.

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / As pilhas a combustível são uma alternativa para gerar energia sem poluir o meio ambiente. Elas produzem energia elétrica pela reação do hidrogênio com o oxigênio do ar. O produto da reação é a água. É uma forma de geração de energia bastante interessante por ser uma tecnologia limpa. O hidrogênio utilizado como combustível para as pilhas a combustível, proveniente da reforma a vapor de hidrocarbonetos, contém cerca de 1% de monóxido de carbono. O hidrogênio, usado como combustível para pilha a combustível de membrana polimérica eletrolítica (PEMFC), não pode conter mais de 10 ppm de monóxido de carbono. A presença de monóxido de carbono em concentrações acima de 10 ppm envenena o anodo de Pt da célula. Neste trabalho foram estudados catalisadores que podem ser usados para oxidar monóxido de carbono seletivamente na presença de hidrogênio. Os catalisadores estudados para a oxidação seletiva de CO foram: 1%Pt/Al2O3, 1%Pt-1%Cu/Al2O3, 1%Pt/Nb2O5, 1%Pt-1%Cu/Nb2O5, 1%Cu/Al2O3, 1%Cu/Nb2O5, Al2O3 e Nb2O5. Os catalisadores suportados em Nb2O5 apresentaram melhor seletividade em relação aos catalisadores suportados em Al2O3 devido ao efeito de interação metal-suporte (SMSI) dos catalisadores suportados em Nb2O5 que diminuiu a adsorção dissociativa do H2. A adição do Cu promoveu a reação de oxidação do CO, aumentando a seletividade para a formação do CO2 devido à interação da Pt com o Cu. Os catalisadores à base de Pt testados apresentaram 100% de conversão de CO a CO2 em torno de 100C. Melhores resultados foram obtidos quando os catalisadores foram reduzidos a 300C, a seletividade dos catalisadores foi menor quando reduzidos a 500C. A seletividade foi de 47% para o catalisador Pt/Al2O3, 58% para o catalisador PtCu/Al2O3 e de 54% para o catalisador Pt/Nb2O5. O catalisador PtCu/Nb2O5 reduzido a 300C apresentou a melhor seletividade entre os catalisadores testados, em torno de 64%, tanto pela interação bimetálica da platina com o cobre quanto pela interação da fase ativa com o suporte. Os óxidos Al2O3 e Nb2O5 apresentaram 100% de conversão de CO embora a temperatura de ignição tenha sido maior em relação aos catalisadores à base de Pt, a Al2O3 apresentou 25% de seletividade enquanto que a Nb2O5 apresentou 49% de seletividade. O catalisador Cu/Al2O3 não apresentou atividade para a oxidação seletiva de CO. Já o catalisador Cu/Nb2O5, quando ativado a 300C, apresentou 100% de conversão de CO em torno de 230C com 40% de seletividade. / The fuel cells are an alternative to generate energy without polluting the environment. They produce electric energy through the reaction of hydrogen with the oxygen from air. The product of the reaction is water. It is an interesting form of generation energy because its a clean technology. The hydrogen used as combustible for the fuel cells is proceeding from the steam reform hydrocarbons, this hydrogen contains about 1% of carbon monoxide. The hydrogen, used as combustible for the polymer electrolytic membrane fuel cell (PEMFC), can not contain more than 10 ppm of carbon monoxide. The presence of carbon monoxide in concentrations above 10 ppm poisons the anode of Pt of the cell. In this work it was studied catalyst that can be used to oxidize carbon monoxide selectively in the presence of hydrogen. The catalysts studied for the selective oxidation of CO had been: 1%Pt/Al2O3, 1%Pt-1%Cu/Al2O3, 1%Pt/Nb2O5, 1%Pt-1%Cu/Nb2O5, 1%Cu/Al2O3, 1%Cu/Nb2O5, Al2O3 and Nb2O5. The catalysts supported on Nb2O5 had better selectivity in relation to the catalysts supported in Al2O3 due to the strong metal-support interaction effect (SMSI) that occurs in the catalysts supported in Nb2O5. The addition of the Cu promoted the reaction, increasing the selectivity for the oxidation of the CO due to the interaction of the Pt with the Cu. The Pt based catalysts had 100% of CO conversion to CO2 around 100C. Better results had been gotten when the catalysts were reduced at 300C, the selectivity of the catalysts was lesser when reduced at 500C. The selectivity was 47% for the Pt/Al2O3 catalyst, 58% for the PtCu/Al2O3 catalyst and 54% for the Pt/Nb2O5 catalyst. The PtCu/Nb2O5 catalyst reduced at 300C presented the best selectivity among the tested catalysts, around 64%, as much for the bimetallic interaction of platinum with copper how much for the interaction of the active phase with the support. The oxides Al2O3 and Nb2O5 had presented 100% of CO conversion even though the ignition temperature had been lesser in relation to the Pt based catalysts, the Al2O3 presented 25% of selectivity while that the Nb2O5 presented 49% of selectivity. The Cu/Al2O3 catalyst did not present activity for the selective oxidation of CO already the Cu/Nb2O5 catalyst, when activated 300C, it presented 100% of CO conversion around 230C with 40% of selectivity.

La prise de conscience de l’enjeu environnemental est en train de transformer notre conception de la chimie, la faisant évoluer vers une chimie moderne portée par des concepts novateurs de chimie durable et plus respectueuse de l’environnement. Parmi ces concepts, la substitution à terme de la matière première pétrosourcée par la biomasse constitue actuellement avec le développement de procédés catalytiques, un des enjeux majeurs de la chimie verte. L’isosorbide est une molécule phare de cette nouvelle chimie, provenant de la filière sucre, ce diol est obtenu par anhydrisation du sorbitol lui-même obtenu par hydrogénation du glucose. Du fait de ses propriétés structurales et physico-chimiques, l’isosorbide est une molécule plateforme particulièrement intéressante en chimie de spécialité, son potentiel de développement est très vaste pour des applications diverses et variées, allant des solvants aux polymères en passant par la formulation et la pharmaco-chimie. A ce jour, la synthèse industrielle de cette molécule se heurte à différents problèmes de sélectivité qui entachent son bilan carbone, par la formation de produits peu valorisables, et compliquent ainsi les purifications. Au cours de ce projet, des méthodes d’accès alternatives faisant appel à différentes voies catalytiques seront étudiées afin de mieux comprendre les mécanismes mis en jeu, ainsi que les cinétiques de formations des différents intermédiaires réactionnels dans le but d’essayer d’en augmenter le rendement. / Awareness of the environmental issue is transforming our conception of chemistry, making it evolve towards a modern chemistry driven by innovative concepts of eco-friendly and sustainable chemistry. Among these concepts, the long-term substitution of petroleum raw materials by biomass based products is now establishing, with the development of new catalytic processes, one of the major stakes of green chemistry. Isosorbide is a key plateform molecule of this incipient chemistry, originating from the sugar chain, this diol is obtained by dehydration of the sorbitol itself obtained by hydrogenation of the glucose. Because of its structural and physicochemical properties, isosorbide is a particularly advantageous platform molecule in specialty chemistry. Its development potential is very broad for various applications ranging from solvents to polymers, to formulation and pharmacochemistry.To date, the industrial synthesis of this molecule encounters various problems of selectivity which stain its carbon balance, by the formation of colored and low valueable products, and which thus complicate purifications. In this project, alternative access roads using different catalytic pathways will be studied in order to better understand involved mechanisms and reaction intermediates formation kinetics. The main goal is to increase the overall synthesis yield in order to optimize and promote isosorbide production.

La recherche, le développement et la mise au point de nouvelles réactions efficaces, rapides et simples à mettre en œuvre est d’une importance majeure en synthèse organique. L’acquisition d’outils synthétiques de plus en plus performants, de par le développement de ces méthodes, donne en effet aux chimistes organiciens de nouvelles opportunités pour l’élaboration et la construction de nouvelles liaisons et de molécules présentant une architecture de plus en plus variée et complexe. De ce fait, la capacité à construire à partir de simples briques moléculaires de nouvelles entités structurellement complexes revêt donc d’un intérêt tout particulier. Il n’est ainsi pas étonnant de voir que depuis plus de deux cents ans, les chimistes organiciens ont eu pour volonté de découvrir et de mettre au point des réactions chimiques originales et attrayantes répondant à une demande continuellement grandissante de nouveaux procédés plus généraux, plus efficaces et, si possible, respectueux de l’environnement. C’est dans ce cadre général que se sont inscrits les travaux de recherche que nous avons réalisés au cours de cette thèse et qui nous ont permis de développer de nouvelles réactions cupro-catalysées d’échanges d’halogènes et d’alcénylation de cyanamides pour la synthèse respectivement d’alcènes halogénés et de cyanamides vinyliques.En effet, les alcènes halogénés constituent une classe importante de molécules particulièrement utiles en synthèse organique et ayant des applications dans de nombreux domaines incluant les sciences des matériaux, les polymères, la chimie médicinale ou l’agrochimie. Cependant, les méthodes de synthèse actuelles de ces molécules, pourtant simples d’un point de vue structural, souffrent encore de trop nombreuses limitations, que ce soit en terme de généralité que de facilité de mise en œuvre, particulièrement en série bromée, chlorée et fluorée. Dans ce contexte et dans le cadre de cette thèse, nous avons mis au point une réaction de rétro-Finkelstein cupro-catalysée en série vinylique permettant de passer à loisir de dérivés vinyliques iodés, simples à préparer, à leurs analogues bromés et chlorés pour lesquels il n’existe pas de méthodes de synthèse générales à l’heure actuelle. L’efficacité, la robustesse et l’utilité synthétique de cette réaction ont notamment été illustrées dans le cadre de la synthèse de produits naturels. De même, si les cyanamides N-mono- et N,N-di-substitués par des groupements alkyles, acyles, sulfonyles ou encore aryles peuvent être facilement préparés via de nombreuses méthodes de synthèses décrites dans la littérature, le cas des cyanamides vinyliques est plus problématique malgré le haut potentiel synthétique de ces briques de construction moléculaires. En effet, ces composés possèdent une combinaison unique d’atomes de carbone (sp2, sp) et d’azotes (sp3, sp) résultant de la fusion d’une fonction énamine avec une fonction cyanamide. Dès lors, cette combinaison unique fait des cyanamides vinyliques des briques de construction à hautes valeurs ajoutées présentant un intérêt particulier en synthèse organique, notamment pour la préparation de nouveaux hétérocycles azotés, mais également dans d’autres domaines tels que la chimie de coordination ou les sciences des matériaux. Dans ce contexte, nous avons entrepris de développer la première réaction cupro-catalysée d’alcénylation de cyanamides qui s’est avérée être relativement générale et efficace permettant l’obtention d’une nouvelle gamme de molécules. / Doctorat en Sciences / info:eu-repo/semantics/nonPublished

Le noyau indolique est l'un des hétérocycles les plus présents dans les composés naturels ou non présentant des activités biologiques d'intérêt. L'accès des structures toujours plus complexes, présentant plusieurs cycles, des centres stéréogènes, et une diversité structurale importante, est l'un des enjeux important dans la découverte de nouvelles structures potentiellement actives.Au cours de ce travail de thèse, nous nous sommes intéressés à la mise au point de nouvelles réactions de cyclisation métallo-catalysées, de tétrahydro-β-carbolines présentant une fonction insaturée, permettant l'accès à des composés polycycliques complexes.La réaction de Pictet-Spengler asymétrique catalysée par des acides phosphporiques chiraux a été utilisée comme réaction-clé pour le contrôle de l'asymétrie, à partir de N-allyl tryptamines et d'allénaldéhydes fonctionnalisés, permettant d'obtenir des tétrahydro-β-carbolines avec d'excellents excès énantiomériques (85-97%). Les réactions de cyclisation catalysées par des complexes de Pd(0) ou d'Au(I) ont permis l'obtention de différents composés polycycliques chiraux. Les régio-, chimio- et diastéréoséléctivité des réactions de cyclisations ont été étudiées, ainsi que les mécanismes réactionnels. / The indole ring is one of the most prominent heterocycle in natural products or bioactive compounds. The access to complex structures featuring several cycles, stereogenic centers, is one of the main challenge en route to the discovery of new potentially bioactive structures. During this PhD work, we developed metallo-catalyzed cyclizations of tetrahydro-β-carbolines presenting an unsaturated function to access to complex chiral, polycyclic compounds. The asymmetric organocatalyzed Pictet-Spengler reaction was used as a key step for the control of the asymmetry, starting from N-allyl tryptamines and allenaldehydes. The corresponding tetrahydro-β-carbolines were obtained in excellent yields and enantiomeric excesses.Several cyclization reactions were developed using these substrates, catalyzed by Pd(0) or Au(I) complexes, furnishing the targeted chiral tetracyclic derivatives. The mechanisms of these reactions, the regio-, chem- and diastereoselectivity of these reactions was studied. The large numbers of compounds that have been obtained via these routes present a large structural diversity that will hopefully lead to important findings in the field of bioactivity determination.

Le développement de nouvelles méthodes efficaces et générales pour la création de liaison C-C et C-hétéroatome constitue un des domaines les plus actifs de la chimie organique actuelle. Notre thèse s’inscrit dans cette lignée. Il vise au développement d’une réaction d’alkylation allylique des adduits de Morita-Baylis-Hillman, catalysée par le fer(III), avec divers types de nucléophiles. En effet, les adduits de Morita-Baylis-Hillman ont permis, selon la nature des substrats et les conditions opératoires, d’accéder sélectivement à diverses familles de composés de plus en plus complexes dont certains sont doués d’activités biologiques intéressantes. / The development of new efficient and general methods for the creation of C-C bond and C-heteroatom is one of the most active areas of current organic chemistry.Our thesis is part of this lineage. It aims at the development of an allylic alkylation reaction of the Morita-Baylis-Hillman adducts, catalyzed by iron(III), with various types of nucleophiles. In fact, depending on the nature of the substrates and the operating conditions, the adducts of Morita-Baylis-Hillman have enabled selective access to various families of increasingly complex compounds, some of which are endowed with interesting biological activities.