L’évolution vers une chimie plus durable devient un sujet crucial de notre époque. Dans ce contexte, une étude menée des chercheurs au Laboratoire de Catalyse de l’Université de Liège en Belgique, offre un éclairage novateur.
Leurs travaux mettent en lumière l’usage de la caféine et de la théophylline, deux substances naturelles, pour rendre plus verts et très efficaces les catalyseurs biosourcés à base de ruthénium.
Ces découvertes font l’objet d’une publication dans la revue scientifique Organometallics et seront en libre accès pour une durée de six mois.
Le rôle des catalyseurs
Les catalyseurs sont essentiels dans les processus chimiques, car ils permettent d’accélérer les réactions et de les réaliser de manière plus sélective, dans des conditions expérimentales plus douces.
Cependant, ils sont généralement issus de matières premières non renouvelables, souvent dérivées de la pétrochimie et de la métallurgie. Conformément aux douze principes de la « chimie verte« , les chimistes cherchent à réduire autant que possible l’empreinte carbone de leurs processus.
Les catalyseurs bio-sourcés
Dans cette optique, l’équipe du Laboratoire de Chimie Organométallique et de Catalyse Homogène de l’Université de Liège a développé des catalyseurs bio-sourcés à partir de caféine et de théophylline, deux substances naturelles de la famille des xanthines présentes en grande quantité dans les grains de café, les feuilles de thé et les fèves de cacao.
Selon Lionel Delaude, professeur de chimie et directeur du laboratoire, l’ensemble du processus de valorisation de ces composés est respectueux de l’environnement. Leur extraction et leur séparation des sources végétales renouvelables nécessitent uniquement de l’eau et du CO2 supercritique.
Des découvertes prometteuses
De légères modifications de la structure chimique des xanthines peuvent servir à synthétiser des précurseurs de carbènes N-hétérocycliques, qui constituent la base de nombreux catalyseurs au XXIe siècle.
Lionel Delaude et son doctorant François Mazars ont démontré que l’association d’un ligand para-cymène dérivé de l’α-phellandrène (une huile essentielle présente dans de nombreuses plantes, dont l’aneth et l’eucalyptus) et d’un ligand carbène N-hétérocyclique issu de la caféine ou de la théophylline avec du ruthénium (un métal à faible toxicité de la famille du fer) conduit à la formation de catalyseurs très efficaces pour promouvoir trois types majeurs de réaction organique.
En synthèse
En définitive, cette recherche ouvre la voie à une chimie organométallique plus durable et respectueuse de l’environnement. Toutefois, il est crucial de continuer à explorer cette piste, car bien que prometteuse, elle n’en est encore qu’à ses débuts. De plus, la mise en œuvre effective de cette découverte à grande échelle requiert d’importants investissements et efforts de recherche supplémentaires.
Légende illustration principale : précurseurs de catalyseurs Ruthénium-Arène « verts » avec des ligands N-Heterocyclic Carbene dérivés de la caféine et de la théophylline. Credit : ©ULiège/L.Delaude
Précurseurs de catalyseurs Ruthénium-Arène « verdissants » avec des ligands N-Heterocyclic Carbene dérivés de la caféine et de la théophylline – DOI 10.1021/acs.organomet.3c00166
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