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Catalyse et Séparation

Stratégie supramoléculaire, la clé de la sélectivité !

"Sulphonamido-Phosphorus Nickel Complexes for the Selective Oligomerisation of Olefins"

Thèse de Pierre Boulens

Les oléfines-alpha à chaîne courte, telles que le butène-1 (C4), l’hexène-1 (C6) ou l’octène-1 (C8), sont d’importants intermédiaires chimiques. Comonomères clés dans la production du polyéthylène, ils sont principalement obtenus à partir de l’éthylène, au travers de réactions catalysées d’oligomérisation.
  
Or, les principaux procédés industriels d’oligomérisation existants conduisent à des distributions larges d’oléfines alpha linéaires (C4-C20+) qui ne correspondent pas à la demande du marché, plutôt orientée vers les oléfines légères (C4-C8).
   
Pour disposer de procédés plus sélectifs, une approche en rupture pour la génération de nouveaux catalyseurs à base de nickel a été développée, combinant l’expertise en chimie supramoléculaire de l’université d’Amsterdam et celle d’IFPEN en catalyse homogène.
   
Une première phase a consisté à se tourner vers des ligands phosphorés, capables de former des assemblages supramoléculaires par des liaisons hydrogène. Il a ainsi été possible de stabiliser, isoler et complètement caractériser une nouvelle famille très originale de complexes zwitterioniquesa organométalliques du nickel, combinant des ligands sulfonamido-phosphine et amino-phosphine reliés entre eux par des liaisons hydrogène(1).
   
Ces complexes se révèlent très actifs (10 fois plus que les catalyseurs de référence) et robustes pour la réaction d’oligomérisation d’éthylène.

De plus, en modulant la nature des groupements portés par les atomes de phosphore, il est possible de contrôler la sélectivité de la réaction d’oligomérisation, en vue de produire préférentiellement le butène-1 recherché.
   
La stratégie originale adoptée dans ce travail a fait émerger une famille inédite de catalyseurs au nickel pour l’oligomérisation de l’éthylène, ce qui renouvelle l’intérêt du nickel pour cette transformation et trace la voie vers d’autres catalyseurs innovants.
   
La possibilité d’ajuster la sélectivité de la réaction par la modulation des ligands offre en outre un avantage certain pour adapter les procédés aux besoins du marché.

 

a - Molécules globalement neutres mais portant localement des charges positives et négatives.

 

Contact scientifique : pierre-alain.breuil@ifpen.fr

Article paru dans Science@ifpen n° 23 - Décembre 2015

Publication

  1. P. Boulens, E. Pellier, E. Jeanneau, J.N.H. Reek, H. Olivier-Bourbigou, P.-A. R. Breuil, Self-Assembled Organometallic Nickel Complexes as Catalysts for Selective Dimerization of Ethylene into 1-Butene, Organometallics, 2015, 34 (7), 1139-1142.
    >> DOI : 10.1021/acs.organomet.5b00055

 

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