Systèmes biosourcés appliqués à l’environnement

Stéphanie Boudesocque (MCF) - Aminou Mohamadou (MCF) - Laurent Dupont (Pr) - Sandrine Bouquillon (Pr)

Les thématiques récurrentes de notre équipe sont la conception d’assemblage incorporant des entités biosourcées pour le développement d’applications environnementales ou dans le domaine de la chimie verte.

Cette activité se décline en trois sous-thématiques :

1- Synthèse et caractérisation d’agro-dendrimères pour la catalyse et l’encapsulation de métaux ou de polluants organiques,

2 - Synthèse et caractérisation de tensioactifs verts pour des applications en chimie verte et en tant qu’éliciteurs,

3- Synthèse de liquides ioniques à tâche spécifique incorporant des entités biosourcées pour l’extraction métalliques et la catalyse.

Les compétences developpées au sein de notre équipe pour le développement de ces thématiques sont : Synthèse organique et inorganique, chimie de coordination en solution, étude structurale des complexes

1- Synthèse et caractérisation d’agro-dendrimères pour la catalyse et l’encapsulation de métaux ou de polluants organiques :

Les travaux dans ce domaine consistent à décorer des dendrimères commerciaux ou synthétiques à cœurs silicié, phosphoré ou azoté par des entités biosourcées (sucres, carbonate de gycérol) ou à préparer directement des dendrimères à partir d’agro-ressources. La décoration permet à la fois d’augmenter l’hydrosolubilité et de diminuer la toxicité. Ces dendrimères peuvent encapsuler des métaux sous forme de complexes, sels ou nanoparticules pour des utilisations en catalyse ou en dépollution. L’encapsulation de polluants émergents organiques est également réalisée.

S. Gatard, L. Liang, L.Salmon, J. Ruiz, D. Astruc, S. Bouquillon,Tetrahedron Lett.2011, 52, 1842.

S. Balieu, C. Cadiou, A. Martinez, J.-M. Nuzillard,J.-B. Oudart, F.-X. Maquart, F. Chuburu, S. Bouquillon, J. Biomed. Mater. Part A 2013, 101A, 613.

K. Fhayli, S. Gatard, , A. Mohamadou, L. Dupont, S. Bouquillon, Inorg. Chem. Comm. 2013, 27, 101.

S. Gatard, L. Salmon, C. Deraedt, J. Ruiz, D. Astruc, S. Bouquillon, Eur. J. Inorg. Chem. 2014, 2671.

2- Synthèse et caractérisation de tensioactifs verts pour des applications en chimie verte et en tant qu’éliciteurs

Depuis plusieurs années maintenant, des tensioactifs ont été préparés à partir de pentoses (xylose, arabinose) en vue de valoriser les agroressources régionales, les pentoses étant issus du fractionnement des hémicelluloses de blé ou de son. Des tensioactifs monocaténaires, bolaformes, saturés ou insaturés ont été préparés en respectant au mieux les principes de chimie verte.

Depuis peu, l’activité s’est étendue au rhamnose en vue de préparer des rhamnolipides possédant des propriétés élicitrices.

M. Deleu, C. Damez, S. Gatard, K. Nott, M. Paquot, S. Bouquillon, New J. Chem. 2011, 35, 2258.

M. Deleu, S. Gatard, E. Payen, L. Lins, K. Nott, C. Flore, R. Thomas, M. Paquot, S. Bouquillon, CR Chimie. 2012, 15, 68.

S. Gatard, M. N. Nasir, M. Deleu,,N. Klai, V. Legrand, S. Bouquillon, Molecules 2013, 18(5), 6101.

3- Liquides ioniques à tâche spécifique pour l’extraction métalliques

Ce travail se focalise sur le développement de liquides ioniques à tâches spécifiques, respectant au maximum les préceptes de la chimie verte pour des applications dans le domaine de la dépollution.

Dans ce cadre, des liquides ioniques incorporant des synthons dérivés de la bétaïne ont été synthétisés. D’autres liquides ioniques ont été aussi préparés avec des anions biosourcés (carboxylates pour la plupart).

Les liquides ioniques dérivés de bétaïnes ont déjà montré une haute capacité d’extraction vis-à vis d’ions métalliques (Cu(II), Ni(II), Cd(II), Pb(II),...) (figure 1 et 3) et également de complexes halogénés de métaux précieux (AuCl4- et AuBr4-) (figure2).

Figure 1 : Extraction du cation Cu(II) par un liquide ionique dérivé de la bétaïne BuGBOEt-Dca

Figure 2 : Extraction de AuCl4- par un liquide ionique dérivé de la bétaïne BuGBOEt-NTf2

Figure 3 : Structure des liquides ioniques à anions halegeno complexes

(a) [(1-methylpyrrolidyl-2-ethoxy-2-oxoethyl)ammonium]-[tribromocadmidate(II)]

(b) [(1-methylimidazolyl-3-(2-ethoxy-2-oxoethyl)ammonium]-[bromodichloromercurate(II)]

(c) Bis{N-(1-methylpyrrolidyl-2-ethoxy-2-oxoethyl)ammonium}-[tetrabromocuprate]

Nos travaux incluent également l’étude des processus associés au transfert des ions métalliques de la phase aqueuse vers la phase liquide ionique pour contribuer à l’amélioration du design des liquides ioniques dans le but de concevoir des nouveaux liquides ioniques privilégiant des modes de transfert bénéfiques pour l’environnement (par exemple via un processus d’extraction par paire d’ions).

Publications

A. Messadi, A. Mohamadou, S. Boudesocque, L. Dupont, E. Guillon, Sep.Pur. Tech. 2013, 107, 172–178

A. Messadi, A. Mohamadou, S. Boudesocque, L. Dupont, J. Mol. Liquids 2013, 184, 68-72

Y. Zhou, S. Boudesocque A. Mohamadou, , L. Dupont, Sep Sci. And Technol., 2014, (in press)

S. Boudesocque A. Mohamadou, , L. Dupont, New. J. Chem, 2014, DOI: 10.1039/c4nj01115e

N. Ferlin, S. Gatard, M. Courty, A. Nguyen Van Nhien, S. Bouquillon, Molecules 2013, 18(9), 11512.

N. Ferlin, M. Courty, S. Gatard, M. Pour, B. Quilty, I. Beadham, M. Ghavre, N. Gathergood, S. Bouquillon RSC Adv. 2013, 3, 26241.

N. Ferlin, M. Courty, S. Gatard, M. Spulak, B. Quilty, I. Beadham, M. Ghavre, N. Gathergood, S. Bouquillon, Tetrahedron 2013, 69, 6510 .

Collaborations académiques

Dr. Nick Gathergood (Dublin College University Irland)
Dr. Magali Deleu (Gembloux Agro-Bio-Tech, Liege University Belgium)
Dr Pia Damlin (Université Turku Finland)

Dr François Jérôme (University Poitiers)
Dr Arnaud Tatibouët (University Orléans)
Pr. Didier Astruc (University Bordeaux )
Dr. Anne Marie Caminade (LCC Toulouse)
Dr. Lionel Salmon (LCC Toulouse)
Dr Nguyen Van Nhien (Université d’Amiens)

Pascal Sonnet (Université d’Amiens)

Dr Vincent Banchet (Reims)
Pr Jean Michel (Reims)

Collaborations industrielles

Oxiolab, Adionics

Participation à des Groupes de Recherches : LIPs, Biomatpro, Prométhée