ED Sciences Chimiques
Conception et études d'organocatalyseurs chiraux à base de sélénium et de tellure
par Emilie VIAUD (Institut des Sciences Moléculaires)
Cette soutenance a lieu à 10h00 - Salle de conférence 3ème Est Institut des Sciences Moléculaire Bâtiment A12 351 Cours de la Libération 33405 TALENCE Cedex
devant le jury composé de
- Philippe PEIXOTO - Chargé de recherche - Université de Bordeaux - Directeur de these
- Claudia LALLI - Chargée de recherche - ISCR - Rapporteur
- Xavier BUGAUT - Professeur des universités - LIMA - Rapporteur
- Sébastien REDON - Maître de conférences - ICR - Examinateur
- Luc VELLUTINI - Professeur des universités - ISM - Examinateur
- Patrick TOULLEC - Professeur des universités - ISM - Examinateur
Depuis le début des années 2000, l'organocatalyse connaît un essor considérable, offrant une alternative aux catalyseurs métalliques souvent coûteux, et non-soutenables. Celle exploitant des réactifs à base de chalcogènes (S, Se, et Te) constitue aujourd'hui un axe de recherche majeur en raison de la grande versatilité de ces atomes. Ceux-ci sont en effet capable d'initier une large gamme de transformations chimiques en fonction de leur degré d'oxydation, et ce aussi bien par une réactivité de type base de Lewis, qu'acide de Lewis, ou bien même en tant qu'oxydant. Contrairement aux atomes de sélénium ou de soufre, l'atome de tellure reste encore assez peu exploré, bien que celui-ci présente une réactivité assez proche. Dans ce contexte, cette thèse est consacrée à la conception, la synthèse et l'application de catalyseurs chalcogénés chiraux. Divers composés de type diséléniures, séléniures et tellurures chiraux et achiraux ont ainsi été synthétisés, puis utilisés dans différentes transformations catalytiques asymétriques. Ces espèces ont notamment été exploitées en tant que bases de Lewis dans des réactions d'halolactonisation, de Baylis-Hillman et de Corey-Chaykovsky, ainsi que comme oxydants dans des réactions de lactonisation et d'allénylation. Par ailleurs, au travers de ce travail, la stabilité de la configuration absolue de leurs formes oxydées (sélénoxydes) a été étudiée en solution, et a mis en évidence un phénomène de résolution cinétique dynamique particulièrement efficace, contrôlé par la présence de motifs chiraux donneurs de liaison hydrogène.
ED Sciences Physiques et de l'Ingénieur
Etude de la nucléation en deux étapes dans des procédés de cristallisation assistée par CO2 supercritique
par Pierre GUILLOU (I2M - Institut de Mécanique et d'Ingénierie de Bordeaux)
Cette soutenance a lieu à 10h30 - Amphithéâtre ICMCB, 87, avenue du Dr Albert Schweitzer, 33600 PESSAC
devant le jury composé de
- Arnaud ERRIGUIBLE - Professeur - Université de Bordeaux - Directeur de these
- Samuel MARRE - Directeur de recherche - Université de Bordeaux - CoDirecteur de these
- Jean-Noël JAUBERT - Professeur - Université de Lorraine - Rapporteur
- François PUEL - Professeur des universités - Université Paris Saclay / CentraleSupélec - Rapporteur
- Elisabeth BADENS - Professeure - Université Aix-Marseille - Examinateur
- Kévin ROGER - Chargé de recherche - Université Paul Sabatier - Examinateur
- Cyril AYMONIER - Directeur de recherche - Université de Bordeaux - Examinateur
Ces dernières décennies, de nombreux exemples expérimentaux, observés lors de phénomènes de cristallisation, ont mis en évidence des écarts significatifs au regard des prédictions de la théorie classique de la nucléation (CNT), suggérant notamment des mécanismes de nucléation en deux étapes. L'un d'eux est le phénomène de « oiling-out », correspondant à une démixtion liquide-liquide précédant la cristallisation. Ce processus conduit à la formation d'une phase liquide métastable dans la phase mère avant cristallisation, modifiant profondément la cinétique de cristallisation et les propriétés des précipités obtenus. Si le phénomène de oiling-out a déjà fait l'objet de quelques études à pression ambiante, il n'a jamais été exploré dans des fluides compressés ou en conditions supercritiques, et notamment dans le cadre de l'utilisation des procédés SAS (Supercritical AntiSolvent) et RESS (Rapid Expansion of Supercritical Solutions). Or, ces procédés présentent des avantages, particulièrement lors de la précipitation de principes actifs pharmaceutiques (API) assistée pas CO2 supercritique, en permettant le contrôle de certaines propriétés des produits obtenus. Une meilleure compréhension du phénomène de oiling-out dans ces conditions permettrait ainsi d'optimiser ces procédés, voire ouvrir des voies de contrôle de l'amorphisation des API. L'objectif de cette thèse est de proposer une compréhension approfondie des mécanismes mis en jeu lors d'un oiling-out en conditions supercritiques, du point de vue thermodynamique, mais aussi cinétique concernant spécifiquement l'opération de mélange dans les procédés SAS. Une approche combinant modélisation et expérimentation est proposée. Les dispositifs expérimentaux comprennent un montage de mesure de solubilité sous pression par spectroscopie RAMAN et un système microfluidique dédié à l'étude des opérations de mélange SAS en conditions contrôlées de température et de pression. Des mesures de solubilité d'un dérivé du benzoxazole (BZX) à 100bar et 40°C dans l'acétone et le CO2 ont été réalisées. Sur le plan thermodynamique, une modélisation des équilibres solide-fluide a été établie à partir de données de solubilité pour les systèmes {(S)-naproxène + CO2}, {(RS)-ibuprofène + CO2}, {(S)-naproxène + acétone + CO2} et {BZX + tétrahydrofurane + CO2}, complétée par leurs équilibres liquide-vapeur métastables et limites spinodales. L'ensemble repose sur l'équation d'état de Peng-Robinson et permet de générer les diagrammes de phase de ces systèmes. Parallèlement, une description cinétique des phénomènes de mélange a été proposée spécifiquement pour les procédés SAS. Différents régimes d'écoulement ont été considérés, du mélange purement diffusif aux situations incluant convection et/ou turbulence. La modélisation repose sur les équations de Navier-Stokes pour décrire les écoulements, couplées aux équations de Maxwell-Stefan permettant d'intégrer les effets de diffusion multi-constituants non idéale. Des simulations numériques directes (DNS) ont été réalisées, permettant une analyse fine des champs de sursaturation et de la qualité du mélange, en lien avec les diagrammes de phase. Enfin, nous avons proposé un cadre général permettant d'identifier des conditions propices à l'apparition d'un oiling-out dans le CO2 supercritique suivant les composés étudiés. Ce cadre met en évidence le couplage entre les conditions thermodynamiques (avec notamment les propriétés des points triples dans le cas de mélanges binaires {API + CO2}), et les dynamiques de l'opération de mélange en SAS dans l'émergence de ce phénomène. Il ouvre également des perspectives pour l'extension de ces travaux à l'étude comparée des polymorphes, mais aussi des composés énantiopures ou racémiques en conditions supercritiques dans le CO2, en vue d'un contrôle accru des propriétés des précipités obtenus par procédés SAS et RESS.