Manuscrit de la thèse.

NB : accès public limité et sur présentation du pass sanitaire.
Diffusion vidéo : https://global.gotomeeting.com/join/995222069   (mot de passe requis à demander au laboratoire)

Résumé :

L’utilisation massive de ressources fossiles telles que le charbon ou le pétrole provoque, outre l’appauvrissement de ces ressources, de fortes émissions de CO₂ anthropogéniques. Pour tendre vers une société durable et plus respectueuse de l’environnement, une stratégie d’économie circulaire est indispensable. Dans ce cadre, la valorisation de ressources carbonées alternatives telles que le CO₂, la biomasse ou les déchets plastiques oxygénés vers des produits à haute valeur ajoutée est particulièrement attrayante. Elle nécessite néanmoins le développement de méthodes efficaces pour la réduction de liaisons C–O (σ ou π) en liaisons C–H. Tandis que les hydrosilanes et les hydroboranes sont des réducteurs adéquats pour réaliser ces transformations, ils ne sont pas renouvelables et leur production est très énergivore.

Dans ces travaux de thèse, nous avons développé de nouvelles voies de synthèses des hydrosilanes à partir de H₂, un réducteur renouvelable. Des systèmes catalytiques à base d’iridium puis de bore ont été découverts pour faciliter ces nouvelles voies de synthèses plus efficaces d’un point de vue énergétique. Les travaux de cette thèse ont, de plus, ouvert la voie à la synthèse d’hydroboranes à partir de H₂. Enfin, une approche électrocatalytique pour la synthèse d’hydrosilanes a également été explorée.

Mots-clés : hydrosilanes, H2, catalyse homogène, électrocatalyse, mécanismes réactionnels, calculs DFT.

New catalytic pathways for the synthesis of hydrosilanes from renewable reductants

Abstract:

The wide-scale use of fossil resources such as coal or oil causes, not only the depletion of these resources but also, high anthropogenic CO₂ emissions. A circular economy strategy is essential towards a sustainable society, more respectful of the environment. In this context, the conversion of alternative carbon resources such as CO₂, biomass or oxygenated plastic wastes into useful chemicals is particularly attractive. It requires the development of efficient methods for the reduction of C–O bonds (σ or π) into C–H bonds. While hydrosilanes and hydroboranes are suitable reductants to perform these transformations, they are not renewable and their production is energy intensive.

In this thesis, we have developed new pathways for the synthesis of hydrosilanes from H₂, a renewable reductant. Catalytic systems based on iridium and boron have been discovered to facilitate these new synthetic routes, which are more energy efficient. Moreover, this work has paved the way to the synthesis of hydroboranes from H₂. Finally, an electrocatalytic approach for the synthesis of hydrosilanes has also been explored.

Keywords: hydrosilanes, H2, homogeneous catalysis, electrocatalysis, reaction mechanisms, DFT calculations.