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Jordan Mangue

Synthèse de complexes de cuivre bio-inspirés pour la réduction catalytique de l’oxyde nitreux et du dioxygène

Publié le 5 décembre 2018

Thèse soutenue le 05 décembre 2018 pour obtenir le grade de doctorat de la Communauté Université Grenoble Alpes - Spécialité : Chimie inorganique et bio-inorganique

Résumé :
N2O est le troisième plus important gaz à effet de serre ainsi qu’un des principaux gaz responsables de la dégradation de la couche d’ozone. Une approche bio-inspirée de la N2Oréductase (N2Or), enzyme réduisant N2O via un site actif comportant quatre ions cuivre pontés par un atome de soufre, aide au design de nouveaux systèmes. Six complexes à valences mixtes comportant un motif Cu2(µ-S) considéré comme minimum pour avoir une activité ont alors été synthétisés. Il a été démontré que la structure de ces centres métalliques est affectée par le solvant utilisé. Dans un solvant non coordinant comme l’acétone, tous les complexes possèdent une liaison intermétallique et une valence délocalisée à température ambiante. En revanche en solvant coordinant, la coordination de molécules d’acétonitrile rend impossible la formation de liaison intermétallique et localise la valence.
Pour tester l’activité N2Or de ces complexes, un prototype permettant un bullage constant en cuve UV a été conçu. L’objectif est de mettre au point une réduction catalytique de N2O en utilisant un réducteur sacrificiel et une source de proton. Le gaz utilisé lors des tests semble cependant contenir une faible quantité de O2 empêchant la caractérisation des activités. Une optimisation visant à purifier N2O avant les tests est en cours.
Par ailleurs, les réductions de O2 à deux électrons pour former H2O2 (un oxydant doux) et à quatre électrons pour former H2O (réaction utilisée dans les piles à combustibles) en font un domaine attractif. Il a été démontré que tous les complexes synthétisés lors de ces travaux sont capables de réduire catalytiquement O2 en utilisant des réducteurs sacrificiels dans l’acétone et que seulement une entité sans position échangeable est actif dans l’acétonitrile. Ce dernier a de plus montré une capacité à changer de sélectivité (H2O2vs H2O) en fonction de la concentration en réducteur sacrificiel utilisé.

Jury :
Rapporteur : Mme Jalila Simaan
Rapporteur : Mme Olivia Renaud 
Examinateur : Mme Catherine Belle 
Examinateur : Mme Pascale Delangle
Examinateur : Mr Christophe Bucher
Directeur de thèse : Mr Stéphane Torelli 

Mots clés :
Chimie bio-inorganique, bio-inspiration, catalyse, dioxygène, oxyde nitreux, cuivre


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