Séminaire - Dario Bassani : Applications inusuelles de la photocatalyse : pourquoi la compréhension des mécanismes est essentielle
Louis Fensterbank
Activations en chimie moléculaire
Collège de France
Année 2024-2025
Activation photochimique
Séminaire - Dario Bassani : Applications inusuelles de la photocatalyse : pourquoi la compréhension des mécanismes est essentielle
Intervenant(s) :
Dario Bassani
Directeur de Recherche CNRS, Institut des Sciences Moléculaires, université de Bordeaux
Résumé
La photocatalyse a énormément progressé au cours de la dernière décennie grâce à de nombreuses applications en synthèse organique, où l'énergie des états excités est utilisée pour induire des réactions impliquant des intermédiaires qui seraient inaccessibles par des moyens thermiques. Cependant, les détails mécanistiques ne sont souvent que sommairement explorés, ce qui peut conduire à une certaine confusion. Par exemple, la conversion des matière plastique par des photocatalyseurs peut s'avérer utile pour former des composés à haute valeur ajoutée dont la production justifierait le coût du traitement des déchets.
Nos résultats sur l'utilisation de sels d'acridinium, connus pour leurs réactions de transfert d'électron photoinduit, ont montré que la formation de benzophénone à partir du polystyrène se fait à travers la génération d'espèces d'oxygène réactives (ROS), contrairement à ce qui était proposé. Cette connaissance est fondamentale pour optimiser les processus en vue d'un scale-up industriel.
Par ailleurs, bien que très utiles d'un point de vue synthétique, les processus photocatalytiques ont des effets destructeurs sur les produits de consommation exposés au soleil. Cela est particulièrement vrai pour les aliments, dont les propriétés organoleptiques peuvent être altérées de manière indésirable lors de l'exposition à la lumière. Hormis la protection physique (contenants opaques, éteindre la lumière), il existe peu de données sur la prévention de la photodégradation. Nous avons entrepris d'élucider le mécanisme responsable de l'apparition du défaut de lumière dans les champagnes pour montrer l'implication d'un intermédiaire dimère de cation radical. Est-ce que ces avancées sont suffisantes pour proposer des stratégies de protection basées sur la chimie ? Découvrons-le !
Activations en chimie moléculaire - Louis Fensterbank
Présentation de la chaire
La chimie moléculaire, et plus particulièrement la chimie organique, a une longue histoire au Collège de France avec des personnalités illustres qui ont fortement marqué la discipline (Histoire de la Chimie au Collège de France, Lettre n°26 CdF, J. Livage (2009)). Discipline singulière s'il en est, puisque comme l'a écrit Marcelin Berthelot, « La chimie crée son objet. Cette faculté créatrice, semblable à celle de l'art lui-même, la distingue essentiellement des sciences naturelles et historiques. » (M. Berthelot (1860), La Chimie organique fondée sur la synthèse, Mallet Bachelier, Paris).
Effectivement, la créativité est de mise en chimie pour assembler des atomes à l'échelle moléculaire et accéder à des édifices moléculaires fonctionnels et essentiels dans de nombreuses approches transdisciplinaires, des sciences du vivant à celles des matériaux, et qui font progresser la santé publique, l'agriculture et la gestion de l'énergie et des ressources…
La construction moléculaire se doit alors d'être maîtrisée pour ne pas constituer une entrave à ces développements. Cela implique une innovation constante dans les méthodes de synthèse à laquelle s'est ajouté au cours des dernières années un cahier des charges de développement durable de plus en plus pressant et qui se justifie par des objectifs de moindre consommation énergétique, de respect des ressources terrestres, de minimisation des effluents. Le levier d'action est alors le mode d'activation moléculaire qui doit promouvoir la transformation chimique désirée de façon plus efficace et sélective. Plusieurs options sont possibles : activation thermique, photochimique, mécanique, catalyse… Elles peuvent être combinées pour optimiser l'économie d'atomes et restreindre le nombre d'étapes de synthèse (chimie verte).
La chaire Activations en chimie moléculaire du Collège de France se fera l'écho des avancées dans le domaine de l'activation moléculaire, qui font l'objet d'intenses recherches de par le monde, et de leurs applications pour la production moléculaire durable.
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