Sustainable catalytic process for the one-pot formation of cyclic carbonates through oxidation of alkenes and CO2 cycloaddition
Procédé catalytique durable pour la formation “one-pot” de carbonates cycliques par oxydation d’alcènes et cycloaddition de CO2
Résumé
The objective of this project is to develop a comprehensive reaction for the synthesis of styrene carbonate from styrene in the presence of CO2 and a clean oxidant: O2. Salophen-R-M (R = Me2N, Et2N, tBu and M = Mn, Ni and Cr) catalysts were synthesized and their co-catalytic activity for the cycloaddition reaction of CO2 on styrene oxide was evaluated in the presence of Bu4NBr; Salophen-Me2N-Cr showed the best results: 99% yield obtained after 3h at 80°C. Salophen-R-M complexes were grafted onto mesoporous silica {NH2}-SBA-15 by covalent bonding. In parallel, the binding of quaternary ammonium salts was optimized by ex-situ grafting on SBA-OH. These catalytic materials were tested for the formation of styrene carbonate, with yields higher than those obtained in solution thanks to the synergy effect linked to the presence of silanols. The Salophen-Me2N-Cr catalyst was tested in the Mukaiyama epoxidation reaction of styrene in the presence of O2. A 50% yield of styrene oxide was obtained under reaction conditions similar to those used in cycloaddition. The overall reaction was performed in the presence of Bu4NBr and Salophen-Me2N -Cr catalysts at 80°C under 3.5 bar O2 and 11 bar CO2. A maximum yield of styrene carbonate of 31% was obtained after a two-step reaction of oxidation (3h) and cycloaddition (20h).
Ce projet a pour objectif la mise au point d’une réaction globale de synthèse de styrène carbonate à partir du styrène en présence de CO2 et d’un oxydant propre : O2. Les catalyseurs Salophen-R-M (R = Me2N, Et2N, tBu et M = Mn, Ni et Cr) ont été synthétisés et leur activité co-catalytique pour la réaction de cycloaddition de CO2 sur le styrène oxyde a été évaluée en présence de Bu4NBr ; Salophen-Me2N-Cr a présenté les meilleurs résultats : 99% de rendement obtenu après 3h à 80°C. Les complexes Salophen-R-M ont été greffés sur silice mésoporeuse {NH2}-SBA-15 par liaison covalente. En parallèle, le greffage de sels d’ammonium quaternaires a été optimisé par voie ex-situ sur SBA-OH. Ces matériaux catalytiques ont été testés pour la formation de styrène carbonate, avec des rendements supérieurs à ceux obtenus en solution grâce à l’effet de synergie lié à la présence de silanols. Le catalyseur Salophen-Me2N-Cr a été testé en réaction d’époxydation Mukaiyama du styrène en présence de O2 Un rendement en styrène oxyde de 50% a été obtenu dans des conditions de réaction similaires à celles utilisées en cycloaddition. La réaction globale a été effectuée en présence de catalyseurs Bu4NBr et Salophen-Me2N-Cr à 80°C sous 3,5 bar O2 et 11 bar CO2. Un rendement maximum en styrène carbonate de 31% a été obtenu après réaction en deux étapes distinctes d’oxydation (3h) puis de cycloaddition (20h).
| Origine | Version validée par le jury (STAR) |
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