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Chimie et Interdisciplinarité: Synthèse, Analyse, Modélisation (CEISAM)

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D’une façon générale, les compétences de l'équipe SYMBIOSE s'articulent autour de la méthodologie en synthèse organique et du développement de molécules organiques à visées biologiques ou destinées à des applications plus fondamentales. Notre expertise en synthèse totale, multiétape et stéréosélective ou encore radicalaire s’inscrit sur plusieurs domaines notamment en chimie hétérocyclique et glycochimie. Nous avons développé un axe fort vers la synthèse de dérivés aza-hétérocycliques en tant que ligands de différents métaux pour diverses applications.

La première application de ces ligands vise le retraitement du combustible nucléaire usé dans le cadre d’une collaboration avec le CEA. Pour diminuer la radiotoxicité à long terme des déchets nucléaires, il est envisagé, par le procédé GANEX, de séparer conjointement tous les actinides (U, Np, Pu, Am, Cm) en les discriminants des produits de fission (dont les lanthanides) par extraction liquide-liquide. De nouveaux ligands bifonctionnels polyaromatiques azotés, par exemple de type dipyridyl-phénanthroline ou dipyridyl-triazine, fonctionnalisés par des amides ont été ciblés. Nous avons mis au point une stratégie de synthèse originale vers les triazines. L’aptitude de complexation et le pouvoir de séparation des différentes familles ont été étudié et l’évaluation structure/propriétés a conduit à affiner le design des ligands. Ainsi, la fonctionnalisation du motif polyaromatique par des fonctions amide permet, d’une part d’augmenter significativement la stabilité des complexes grâce à l’affinité des cations « durs » pour les atomes d’oxygène, et d’autre part, de diminuer la basicité des ligands. S’agissant des relations entre la structure et la sélectivité actinides/lanthanides, l’implication de plusieurs paramètres a été mise en évidence (comme par exemple la mollesse et la taille de la cavité et la nature même de l’aza hétérocycle). Notre étude a notamment démontré l’intérêt des familles étudiées pour la séparation groupée des actinides, tout en apportant une meilleure compréhension des relations structures / propriétés complexantes et extractantes de tels ligands.

Une seconde application dans le cadre d’une collaboration initiée début 2015 avec le Pr. A. Llobet de l’ICIQ (Université de Tarragone -  Espagne) vise des azahétérocycles fonctionnalisés par des acides carboxyliques en tant que ligands pour des complexes organométalliques pour la catalyse oxydative de l’eau. La dissociation oxydative de l’eau conduisant à la production d’O2 et de H2, l’eau pourrait être un vecteur énergétique capable de stocker et générer le dihydrogène qui est une énergie propre prometteuse. Cependant, pour aboutir à un mode de production efficace, il est, avant tout, indispensable de comprendre au niveau moléculaire les étapes chimiques intervenant dans ce processus. Notre projet s’inscrit dans cette démarche et vise à élaborer des catalyseurs pour l’oxydation de l’eau  performants et robustes afin d’appréhender et optimiser ce processus.

Enfin, notre expertise en hétérochimie s’inscrit également dans le cadre d’un projet régional "pollusol" ou nous proposons des hétérocycles originaux azotés pour la chélation et l’extraction notamment du Cu et du Pb pour la dépollution des sols.

Chem.-A Eur. J. 2014, 20, 7819-7829; . Brevet CEA/CNRS WO2012130902; Solvent Extr. Ion Exch. 2011, 29, 292-315 Inorg.Chem. 2011, 50, 6557-6566