Vers une chimie durable ? Le fer le rend possible
Hydroformylations d'oléfines par catalyse au fer et lumière
L'hydroformylation des oléfines, également connue sous le nom d'oxosynthèse, est l'un des principaux procédés industriels de la chimie. Développé en 1938 par Otto Roehlen (Ruhrchemie), ce procédé permet aujourd'hui de fabriquer plus de 10 millions de tonnes par an d'oxoproduits. Les catalyseurs utilisés sont principalement des catalyseurs au rhodium, qui permettent de convertir les oléfines en produits souhaités de manière très efficace, mais à des températures (150-200 °C) et des pressions (150 à 300 bars d'hydrogène/monoxyde de carbone) élevées. Le rhodium est l'un des métaux les plus rares sur notre planète : 1 gramme coûte environ 140 euros. Le fer, en revanche, coûte 120 euros par tonne, ce qui est environ un million de fois moins cher, et il est en outre beaucoup moins toxique.
Du chlorure ferrique et de la lumière : il n'en faut pas plus pour l'hydroformylation indirecte d'oléfines pauvres en électrons avec des trioxanes.
© Grafik: Design Prof. Dr. Oliver Reiser, unterstützt durch Microsoft Designer
Des chercheurs de l'université de Ratisbonne ont réussi à hydroformyler des oléfines pauvres en électrons à température ambiante et à pression atmosphérique en combinant la catalyse du fer et la lumière. Pour ce faire, on utilise du 1,3,5-trioxane, un trimère de formaldéhyde, peu coûteux au lieu du monoxyde de carbone toxique. Le procédé développé a également pu être étendu à des hydroacylations et des hydrocarboxylations apparentées. "Oliver Reiser, de l'Institut de chimie organique de l'UR, "mais le remplacement de métaux précieux comme le rhodium ou l'iridium par des alternatives facilement disponibles est indispensable pour le développement de procédés économes en ressources sur la voie d'une chimie durable".
La photocatalyse, c'est-à-dire l'utilisation de la lumière pour la synthèse chimique, est l'un des domaines de recherche actifs en chimie organique. Pour que les molécules organiques puissent être excitées efficacement par la lumière, on utilise des catalyseurs intermédiaires. Pour cela aussi, on utilise principalement des métaux nobles comme le ruthénium ou l'iridium - plus rarement que l'or. On a longtemps pensé que les métaux abondants sur Terre, comme le fer ou le cuivre, étaient moins appropriés comme photocatalyseurs, car leurs états excités par la lumière ont une durée de vie très courte (nanosecondes ou même picosecondes) et ne permettent donc pas de réactions avec les molécules.
Le groupe de travail du professeur Reiser, soutenu par le domaine de recherche spécial 325 "Assembly Controlled Photocatalysis" financé par la Deutsche Forschungs-gemeinschaft (DFG), a pu utiliser dans un premier temps le cuivre et, plus récemment, le fer pour des photocatalyses. L'"astuce" consiste à ce que les substrats forment d'abord un complexe avec les molécules de catalyseur, complexe qui est scindé par la lumière dans une réaction ultrarapide. Les fragments réactifs qui en résultent peuvent alors déclencher des réactions chimiques. L'hydroformylation qui vient d'être développée se déroule également selon ce principe : la rupture d'une liaison fer-chlore induite par la lumière produit des radicaux de chlore qui activent ensuite le trioxane par une séparation d'atomes d'hydrogène pour l'hydroformylation des oléfines.
Note: Cet article a été traduit à l'aide d'un système informatique sans intervention humaine. LUMITOS propose ces traductions automatiques pour présenter un plus large éventail d'actualités. Comme cet article a été traduit avec traduction automatique, il est possible qu'il contienne des erreurs de vocabulaire, de syntaxe ou de grammaire. L'article original dans Allemand peut être trouvé ici.
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