Stimulable Pickering emulsions stabilized by polymers : elaboration, characterization and catalytic and pharmaceutical applications
Émulsions de Pickering stimulables stabilisées par des polymères : élaborations, caractérisations et applications catalytiques et pharmaceutiques
Résumé
Emulsions are micro-dispersed systems conventionally stabilized by surface active molecules. Due to their potentially negative impact on the environment, surfactants tend to be replaced by colloidal particles leading to Pickering emulsions. These emulsions are now enjoying a renewed interest, particularly in the field of catalysis. Indeed, the use of particles responding to specific stimuli such as pH or temperature allows to control the type of emulsion or even its destabilization, which can present an undeniable advantage at the end of a reaction. The objective of this work was therefore to develop new Pickering emulsion systems based on reactive particles. First, we focused on two type of polymeric particles, poly(4-vinylpyridine) (P4VP), sensitive to pH and salt, and polyethyleneimine (PEI), sensitive to pH and temperature. The emulsions obtained in the presence of different oils were characterized and the effects of pH, temperature and salt addition were studied demonstrating the reversibility of the systems under the action of these stimuli. In a second step, emulsions with antibacterial, antifungal and antibiofilm properties were elaborated from the self-assembly of cyclodextrins and phytochemical oils through insoluble inclusion complexes. These emulsions proved to be very effective in the fight against pathogens. Finally, Pickering interfacial catalysis was successfully applied to the synthesis of adipic and suberic acids by combining tri(dodecyltrimethylammonium) phosphotungstate [C12]3[PW12O40], silica grafted with alkyl and sulfonic groups, C18/C3SO3H@SiO2, and acidic phosphate salts as co-catalysts. Under optimal conditions, quantitative olefin conversion associated with boosted acid yields to 70 and 65 % in the presence of Na2HPO4 and (C12)H2PO4, respectively. These additives potentiate the particles self-assembly. The existence of these systems relies on the adaptability of the particles to specific environments and show that their physicochemical properties can be tuned to confer the desired characteristics.
Les émulsions sont des systèmes micro-dispersés classiquement stabilisés par des molécules tensioactives. En raison de leur impact potentiellement négatif sur l’environnement, les tensioactifs tendent à être remplacés par des particules colloïdales conduisant ainsi aux émulsions de Pickering. Elles, bénéficient aujourd’hui d’un regain d’intérêt notamment dans le domaine de la catalyse. En effet, l’usage de particules répondant à certains stimuli comme le pH ou la température permet de contrôler le type d’émulsion voire sa déstabilisation, ce qui peut présenter un avantage indéniable en fin de réaction. L’objectif de ce travail était donc de développer de nouveaux systèmes d’émulsions de Pickering à base de particules réactives. Dans un premier temps, nous nous sommes intéressés à deux types de particules polymériques : la poly(4-vinylpyridine) (P4VP), sensible au pH et au sel, et la polyéthylèneimine (PEI), sensible au pH et à la température. Les émulsions ainsi obtenues en présence de différentes huiles ont été caractérisées et les effets du pH, de la température et de l’ajout de sel ont été étudiés démontrant la réversibilité des systèmes sous l’action de ces stimuli. Dans un second temps, des émulsions aux propriétés antibactériennes, antifongiques et antibiofilms ont été élaborées à partir de l’auto-assemblage de cyclodextrines et d’huile phytochimiques par le biais de complexes d’inclusion insolubles. Ces émulsions se sont révélées très efficaces dans la lutte contre les agents pathogènes. Finalement, la catalyse interfaciale de Pickering a été appliquée avec succès en vue de la synthèse des acides adipique et subérique en associant le phosphotungstate de tri(dodécyltriméthylammonium) [C12]3[PW12O40], de la silice greffée avec des groupements alkyles et sulfoniques, C18/C3SO3H@SiO2, et des sels de phosphate acides en tant que co-catalyseurs. Dans les conditions optimales, une conversion quantitative des oléfines associée à des rendements en acide boostés à 70 et 65 % en présence de Na2HPO4 et (C12)H2PO4, respectivement. Ces additifs potentialisent l’auto-assemblage des particules. L’existence de ces systèmes repose sur l’adaptabilité des particules aux environnements particuliers et montre que leurs propriétés physicochimiques peuvent être modulées afin de leur conférer les caractéristiques souhaitées.
| Origine | Version validée par le jury (STAR) |
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