Дисертації з теми "Ammoniac – Synthèse (chimie)"

L'etude de la valorisation d'un rejet industriel de 20000 t/an d'acide cyanhydrique est l'objectif de cette these. Le travail s'articule autour de la reactivite de l'acide cyanhydrique vis-a-vis du formaldehyde et de l'ammoniac. La premiere partie de la these est consacree a l'optimisation de la synthese du glycolonitrile par addition d'acide cyanhydrique sur le formaldehyde, apres une reflexion sur les equilibres thermodynamiques mis en jeu. Dans la deuxieme partie, l'etude du systeme formaldehyde/acide cyanhydrique/ammoniac est abordee. A partir d'une simulation thermodynamique realisee par un programme de calcul, la constante de formation de l'aminoacetonitrile est obtenue. Enfin, dans la troisieme partie, une reflexion sur les possibles voies d'acces a l'ethylene diamine a fait apparaitre un intermediaire interessant, le n,n-methylene bis(4,5-oxazolidinedione), qui reagit avec une variete de reactifs pour conduire, en particulier, a des dioxamides difonctionnalisees, qui pourraient etre de futurs precurseurs de polyoxamides

Ce travail, effectué dans le cadre d’un financement CIBLE-Région Rhône-Alpes, en partenariat avec le groupe HERAKLES-SAFRAN, a pour objectif la mise au point d’un nouveau procédé d’extraction et de purification de l’hydrazine N2H4, pour des applications spatiales. Ce monergol se doit d'être de très haute pureté, avec une composition massique supérieure à 99,5 % en hydrazine et un taux en carbone inférieur à 30 ppm. La première partie de cette étude nous a permis d’identifier les réactions de formation et de dégradation en vue d’établir un modèle cinétique global et de déterminer les paramètres directeurs de la synthèse. La connaissance des compositions des liqueurs réactionnelles fonction des conditions opératoires de la synthèse, nous a permis de positionner, au sortir des réacteurs, le point de mélange global dans les diagrammes de phases ternaires et quaternaires en vue de définir les conditions optimales d’extraction. La seconde partie concerne l'étude thermodynamique détaillée de la nouvelle voie d'extraction, qui consiste, non pas à extraire l’ammoniac en excès du milieu réactionnel mais à le maintenir, in situ, pour extraire l’hydrazine lors de la démixtion liquide-liquide par effet de solvant. L’objectif, in fine, est d’obtenir une phase ammoniacale quasi-anhydre, de manière à éliminer les multiples distillations et opérations complexes d’extraction et de purification rencontrées dans le procédé traditionnel. Cette nouvelle stratégie repose sur l’existence d’une lacune de miscibilité à l’état liquide, dans les systèmes ternaire H2O-NH3-NaOH et quaternaire H2O-N2H4-NH3-NaOH sous une pression comprise entre 15 et 20 bar. La dernière partie aborde le volet génie des procédés. L’exploitation pertinente du modèle cinétique et des diagrammes de phases impliqués nous a permis de déterminer les conditions optimales de synthèse et d’isolement, de calculer la composition des flux de matière au sortir de chaque opération unitaire et de les comparer aux procédés industriels antérieurs. Les schémas de procédé correspondant à chaque option ont ainsi été établis et analysés au niveau coût, sécurité et spécifications du produit utile obtenu
This work, funded by the CIBLE-Rhône-Alpes Region, in partnership with the HERAKLES-SAFRAN group, aims to develop a new method for extracting and purifying hydrazine N2H4, for space applications. This monopropellant must be of very high purity, with an upper mass composition of 99.5% hydrazine and a carbon content of less than 30 ppm.The first part of this study allowed us to identify the reactions of formation and degradation to establish a global kinetic model and determine the guiding parameters of synthesis. Knowledge of the compositions of reaction liquors function of operating conditions of the synthesis, has allowed us to position, on leaving the reactor, the overall mixing point in the diagrams of ternary and quaternary phases in order to define the optimum extraction conditions.The second part concerns the detailed thermodynamic study of the new method of extraction, which is, not to extract excess ammonia from the reaction mixture but maintain the in situ to extract the hydrazine in the liquid phase separation -liquid by solvent effect. The aim ultimately is to get a virtually anhydrous ammonia phase so as to eliminate multiple distillations and complex extraction and purification encountered in the traditional process. This new strategy is based on the existence of a miscibility gap in the liquid state, in the H2O-NH3-H2O-NaOH ternary system and N2H4-NH3-NaOH quaternary system at a pressure of between 15 and 20 bar.The last part deals with the process engineering component. The operation of kinetic model and phase diagrams involved allowed us to determine the optimum conditions of synthesis and isolation, to calculate the composition of the material flow at the end of each unit operation and compare them with previous industrial processes . The process diagrams for each option have been prepared and analyzed at cost, safety and specifications obtained useful product

Preparation de microparticules de silice a partir du precurseur organometallique si(oc::(2)h::(5))::(4). Etude de l'influence de la temperature et de la concentration en nh::(3) et roh sur la dimension des particules

L'azote joue un rôle indispensable pour toute vie sur terre et pour le développement des êtres humains. À l'heure actuelle, la seule technologie de synthèse de l'ammoniac à l'échelle industrielle est le procédé mis au point par Haber et Bosch au début du XXe siècle, qui utilise les phases gazeuses N2 et H2. Cependant, le procédé Haber-Bosch nécessite des conditions difficiles, des équipements complexes et une consommation d'énergie élevée, et fonctionne avec de faibles taux de conversion, ce qui est incompatible avec les exigences d’un développement durable. Par rapport à la méthode Haber-Bosch, l'électrocatalyse est l'une des voies prometteuses qui permet d'intégrer l'électricité produite à partir de technologies d'énergies renouvelables pour la production d'ammoniac à température ambiante et à pression ambiante. Un défi spécifique est lié au développement de nouveaux électrocatalyseurs/électrodes dans le but de parvenir à une production d'ammoniac à faible coût, à grande échelle et délocalisée. Compte tenu ces défis scientifiques , ce travail de doctorat se concentre sur trois aspects principaux de la réaction électrocatalytique de réduction de l'azote (NRR) : i) ingénierie et conception de l'électrocatalyseur, ii) conception de l'électrode et de la cellule du dispositif électrochimique et iii) amélioration et optimisation des conditions de réaction, afin d'améliorer les performances de la synthèse de l'ammoniac. La plupart des activités de recherche de ce travail de doctorat sur la synthèse et la caractérisation des matériaux électrocatalytiques et l'assemblage/le test des électrodes dans des dispositifs électrochimiques non conventionnels ont été menées au laboratoire CASPE de l'université de Messine. En outre, une période de 12 mois a été passée en cotutelle avec l'École supérieure de chimie, physique, électronique de Lyon (CPE Lyon), où des voies de synthèse avancées ont été explorées pour la préparation d'électrocatalyseurs à base de composés organométalliques qui ont été utilisés comme électrodes plus actives dans la RRN. Cette thèse de doctorat est organisée en cinq grands chapitres. Le chapitre 1 se concentre sur les questions de fixation de l'azote et sur la description du processus industriel de Haber-Bosch, avec un aperçu des implications générales liées à ses besoins élevés en énergie. Le chapitre 2 fait référence aux matériaux électrocatalytiques développés pour la préparation des électrodes : 1) les matériaux hybrides organiques-inorganiques de type MOF, une classe de matériaux poreux très prometteurs pour leurs caractéristiques particulières de surface spécifique élevée et leurs propriétés ajustables ainsi que pour la possibilité de créer des sites catalytiques actifs spécifiques grâce aux groupes fonctionnels et aux centres d'ions métalliques ; 2) les MXènes, une classe de matériaux en carbure ou nitrure de métal à structure bidimensionnelle (2D), qui ont récemment suscité un grand intérêt pour un large éventail d'applications, notamment la catalyse et la fixation de N2, pour leurs propriétés uniques de conductivité métallique et de nature hydrophile des surfaces terminées par un hydroxyle ou un oxygène. Les chapitres 3 à 5 présentent et analysent les résultats expérimentaux. Le chapitre 3 concerne la préparation d'une série d'électrodes à base de Fe-MOF (Fe@Zn/SIM-1) et leur test dans la réaction NRR en utilisant un réacteur triphasé de pointe, fonctionnant en phase gazeuse. Dans le chapitre 4, une série de matériaux améliorés à base de Fe-MOF (incluant un dopage additionel par un métal alcalin du MOF UiO-66-(COOH)2), synthétisés par une technique de réaction d'échange de cations pour remplacer le proton de l'acide carboxylique par un cation de fer, sont présentés. Enfin, le chapitre 5 fait référence à l'exploration des matériaux avancés à base de MXène (Ti3C2 MXène) et à la tentative de synthèse d'une nanoarchitecture 3D à partir de catalyseurs à base de MXène en 2D
Nitrogen plays an indispensable role for all life on earth and for the development of human beings. Industrially, nitrogen gas is converted to ammonia (NH3) and nitrogen-rich fertilisers to supplement the amount of nitrogen fixed spontaneously by nature. At present, the only industrial-scale ammonia synthesis technology is the process developed by Haber and Bosch in the early 20th century using gas phase N2 and H2 as the feeding gases. However, the Haber-Bosch process requires harsh conditions, complex equipment and high energy consumption, and operates with low conversion rates, which are inconsistent with economic and social growing development requirements. Compared to the Haber-Bosch method, electrocatalysis is one of the promising routes that can integrate electricity produced from renewable energy technologies for the production of ammonia at room temperature and ambient pressure. A specific challenge is related to the development of novel electrocatalysts/electrodes with the aim to achieve a low-cost, large-scale and delocalized production of ammonia. In view of the above key scientific issues, this PhD work focuses on three main aspects of the electrocatalytic nitrogen reduction reaction (NRR): i) engineering and design of the electrocatalyst, ii) electrode and cell design of the electrochemical device and iii) improvement and optimization of the reaction conditions, to enhance the performances of ammonia synthesis. Most of the research activities of this PhD work about synthesis and characterization of the electrocatalytic materials and assembling/testing of the electrodes in unconventional electrochemical devices were carried out at the laboratory CASPE (Laboratory of Catalysis for Sustainable Production and Energy) of the University of Messina. Moreover, during the three years, a period of 12 months was spent in cotutelle with the École supérieure de chimie, physique, électronique de Lyon (CPE Lyon), where advanced synthesis routes were explored for the preparation of organometallic-based electrocatalysts to be used as more active electrodes in NRR. The PhD thesis is organized in five main chapters. Chapter 1 focuses on N2 fixation issues and on describing the industrial Haber-Bosch process, with an overview of the general implications related to its high energy requirements. Chapter 2, instead, refers to the electrocatalytic materials developed in this PhD work for the preparation of the electrodes: 1) the Metal-organic Frameworks (MOFs), a class of porous materials very promising for their peculiar characteristics of high surface area, tunable properties, organic functionality and porosity, as well as for the possibility of creating specific catalytic active sites thanks to both the functional groups and the metal ion centres; 2) the MXenes, a class of metal carbide or nitride materials with a two-dimensional (2D) structure, which have recently attracted a large interest for a broad range of applications, including catalysis and N2 fixation, for their unique properties of metallic conductivity and hydrophilic nature of the hydroxyl or oxygen terminated surfaces. In Chapters 3-5, the experimental results are presented and discussed. Chapter 3 concerns the preparation of a series of Fe-MOF-based (Fe@Zn/SIM-1) electrodes and their testing in NRR by using an advanced engineered three-phase reactor, working in gas-phase. In Chapter 4, a series of improved Fe-MOF-based materials (Fe-based and Fe-alkali metal-based MOF UiO-66-(COOH)2), synthesized by cation exchange reaction technique to replace the proton of carboxylic acid with an iron cation, are presented. Finally, Chapter 5 refers to the exploration of advanced MXene materials (Ti3C2 MXene) and to the attempt of synthesizing a 3D nanoarchitecture starting from 2D-dimensional MXene-based catalysts

Ce travail effectué dans le cadre d’un contrat avec l’Anvar a pour objectif l’étude de la synthèse d’hydrazines substituées dissymétriques, dans l’ammoniac liquide, par la voie chloramine indirecte. La synthèse d'hydrazines par le procédé Raschig direct (monochloramine/amines) est générale, sélective, peu polluante mais elle présente des limites en concentrations (2 à 5%) liées aux faibles titres des réactifs hypochlorés commerciaux et à l’instabilité de la monochloramine. Ce travail concerne l'étude du procédé inverse qui consiste à effectuer la réaction dans l’ammoniac liquide sous pression à partir de chloramines substituées, préalablement obtenues à l’état pur. L’étude a été effectuée simultanément dans l’eau, en milieu alcalin et dans l’ammoniac anhydre. Une étude cinétique systématique des réactions de formation et de dégradation en solution aqueuse a permis d’identifier les produits et d’établir un modèle cinétique. Dans le second cas, une unité de synthèse spécifique sous pression a été mise au point. Les résultats expérimentaux et leur interprétation mettent en défaut les hypothèses couramment admises dans la littérature. Les mécanismes réactionnels associés ont été élucidés et un nouveau schéma global de synthèse élaboré
The aims of this work is the synthesis of unsymmetrical substituted hydrazine by the indirect chloramine process in liquid ammonia. The hydrazine synthesis by the direct Raschig process (monochloramine/amines) is general, selective and little polluting but it presents limits in concentrations (2 to 5%) related to the low titles of the hypochlorite solution and to the instability of the monochloramine. This work studies the opposite process it’s consists to carrying out the reaction in liquid ammonia under pressure starting from pure substituted chloramines. The study was carried out in alkaline water medium and in anhydrous ammonia. - A kinetic study in aqueous medium of the formation and degradation reactions made possible the identification of the products and a kinetic model was established - In the second case, a specific unit of synthesis under pressure was developed. The experimental results and their interpretation put at fault the usually allowed assumptions in the literature. The associated reactional mechanisms were elucidated and a new total diagram of synthesis were elaborated

L'etude realisee rentre dans le cadre d'un projet concernant la synthese d'amines tertiaires fonctionnelles. La methode presentee consiste a modifier la structure de sels de methylammonium simple qui, ainsi transformes, pourront ensuite etre soumis a une reaction de demethylation selective pour conduire aux amines correspondantes. La modification de sels d'ammonium a ete realisee par l'intermediaire de derives carbanioniques : les ylures d'ammonium. Les mono- et diylures d'ammonium ont ete obtenus quantitativement et caracterises, apres deuterolyse, par dosage rmn#1#3c. L'etude de la reactivite du dimethylure de dimethylammonium vis-a-vis de differents electrophiles (halogenures d'alkyle, composes carbonyles, silyles et phosphores) a permis de realiser une premiere evaluation de son champ d'application pour la synthese de sels de methylammonium modifies ; les sels d'ammonium disubstitues ont ete obtenus avec des taux de formation allant de 14% a 65%.

Les composés de la famille LAMOX, dérivés de La2Mo2O9, présentent une conductivité ionique élevée mais peuvent être conducteurs mixtes s'ils sont réduits sous atmosphère pauvre en oxygène. Dans ce travail, de nouvelles méthodes de synthèse de La2Mo2O9 par chimie douce (la voie sol gel et le procédé polyol) sont optimisées pour faciliter la mise en forme selon l’application souhaitée.Concernant les synthèses réalisées par voie sol gel, le composé La2Mo2O9 pur a été obtenu à partir de l’acétate de lanthane et du molybdate d’ammonium ou du chlorure de molybdène. L’influence de plusieurs paramètres de synthèse a été déterminée. L’ajout de deux tensioactifs a été testé : le bromure de diméthyldioctadécyl-ammonium (DDAB) et le F127. Les poudres finales sont quasi-pures après un traitement thermique à 950°C pendant 2 heures, ce qui ne permet pas d’avoir des surfaces spécifiques élevées.Dans le cas du procédé polyol, nous avons obtenu La2Mo2O9 pur sous forme de roses des sables par agglomération de plaquettes polycrystallines très fines constituées de cristallites de quelques dizaines de nanomètres, après un traitement thermique à plus basse température de l’ordre de 550°C. L’effet de plusieurs paramètres sur la morphologie et la pureté des poudres a été testé. En particulier, des particules sphériques agglomérées ont été obtenues en utilisant l’éthylèneglycol comme solvant en présence d’urée. L’ajout du tensioactif bromure de diméthyl-dioctadécyl-ammonium (DDAB) permet de doubler la surface spécifique par rapport aux échantillons sans tensioactif, celle ci passant de 16 à 30 m2.g-1. Finalement, de tous premiers essais ont été réalisés pour tenter d’obtenir des films minces par centrifugation.Les mesures de conductivité ont été enregistrées sur des pastilles à porosité fermée (densité relative supérieure à 92%) sans avoir recours à une étape de broyage. Les mesures de conductivité montrent que, selon les paramètres de synthèse, la conductivité de grain peut être légèrement accrue.L’étude de la réductibilité, sous H2 dilué, des poudres issues de la synthèse par voie polyol, montre que les pertes en oxygène sont plus rapides et plus importantes que pour des poudres synthétisées par voie solide. La ré-oxydation des poudres amorphes est également plus rapide et se produit à bien plus basse température dans le cas des poudres obtenues par la voie polyol
La2Mo2O9 based oxides (LAMOX) exhibit high ionic conductivity but can be mixed conductors if they are reduced under low-oxygen atmosphere. In this work, new synthesis methods of La2Mo2O9 by soft chemistry (sol gel route and polyol process) are optimized to facilitate the sample shaping depending on the desired application.Concerning the sol gel syntheses, pure La2Mo2O9 compound was obtained from lanthanum acetate and ammonium molybdate or molybdenum chloride. The influence of several synthesis parameters was determined. The addition of two surfactants was tested: dimethyl dioctadecyl ammonium bromide (DDAB) and F127. The final powders are almost pure after heat treatment at 950 °C for 2 hours, which prevents from high specific surface areas.In the case of the polyol process, pure La2Mo2O9 was obtained as desert roses by agglomeration of very fine polycrystalline platelets built from crystallites of a few tens of nanometers size, after a heat treatment at a lower temperature of about 550°C. The effect of various parameters on the morphology and purity of the powder was tested. In particular, agglomerated spherical particles have been obtained using ethylene glycol as solvent in the presence of urea. The addition of DDAB surfactant enables a doubling the specific surface area comparatively to samples without surfactant, from 16 to 30 m2.g-1. Finally, first tests were carried out as attempts to obtain thin films by centrifugation.Conductivity measurements were recorded on pellets presenting closed porosity (relative density greater than 92%), obtained without the help of a milling step. Conductivity measurements showed that, depending on the synthesis parameters, the grain conductivity can be slightly increased.The study of the reducibility, under diluted H2, of powders resulting from the synthesis by the polyol process, shows that the oxygen losses are faster and larger than with powders synthesized by solid state reaction. Reoxidation of amorphous powders is also faster and occurs at much lower temperature in the case of powders obtained by the polyol pathway

Les matériaux à base de bore et d'azote présentent un grand potentiel et donc un grand intérêt pour des applications énergétique et en particulier dans le domaine du stockage de l'hydrogène. L'ammoniaborane (NH3BH3) s'est révélé, au milieu des années 2000, comme un matériau avec une grande capacité gravimétrique (19,6%m) et volumétrique (140 g.L-1) en hydrogène. Au cours de l'analyse de la bibliographie nous nous sommes aperçus que tous les travaux sur l'ammoniaborane portés sur sa déstabilisation thermique, nous avons donc choisi une approche originale en nous concentrant sur la stabilisation thermique de l'ammoniaborane. Mon travail de thèse a consisté à revisiter la synthèse de l'ammoniaborane pour en dégager les meilleurs paramètres de synthèse (précurseurs de bore et d'azote, solvant et température) possible en vue d'obtenir une température de début de déshydrogénation la plus haute possible. En effet, en faisant varier certains précurseurs nous avons pu observer une modification de la température de début de déshydrogénation et donc de la stabilité thermique de l'ammoniaborane. Après avoir déterminé les meilleurs paramètres de synthèses nous avons entrepris une étude thermique et thermolytique afin de comprendre quel(s) facteur(s) étai(en)t à l'origine de cette différence de stabilisation. Pour cela nous avons effectué une étude d'analyse thermogravimétrique couplée à un spectromètre de masse afin de déterminer le mécanisme de déshydrogénation et une étude en conditions isotherme afin de vérifier la stabilité des ammoniaboranes que nous avons synthétisés. Dans un troisième temps nous avons effectué une étude spectroscopique de surface, grâce à l'XPS et du matériau dans son ensemble, grâce à la RMN-MAS à l'état solide des noyaux de bore 11 et d'azote 15. Ces études nous ont permis de déterminer un nouveau mécanisme de déshydrogénation de l'ammoniaborane pour des expériences en conditions isotherme
Boron and nitrogen based-materials offer a great potential and interest in energy applications and in particular in the field of hydrogen storage. The ammonia borane (NH3BH3) was revealed, in the mid 2000s, as a material with high gravimetric (19.6%m) and volumetric (140 g.L-1) capacities in hydrogen. During the analysis of the literature we realized that all studies on ammonia borane treated on its thermal destabilization, so we chose an original approach by focusing our work on the thermal stabilization of ammonia borane. My thesis work focused on the synthesis of ammonia borane to identify the best synthesis parameters (boron and nitrogen precursors, solvent, and temperature) for the highest possible onset temperature. Indeed, by varying some precursors we observed a change in the onset temperature and therefore in the thermal stability of the ammonia borane. After determining the best synthesis parameters we undertook thermal and thermolytic studies to understand which factor(s) is(are) responsible for the stabilization's differences. For this, we performed thermogravimetric analysis coupled to mass spectrometer studies to determine the dehydrogenation mechanism and studies in isothermal conditions to verify the stability of our ammonia boranes. Thirdly we performed a spectroscopic study by XPS and solid state MAS-NMR of boron 11 and nitrogen 15. These studies allowed us to identify a new mechanism of dehydrogenation of ammonia borane for experiments in isothermal conditions

L'idee de base etait l'utilisation de la synthese hydrothermale a la preparation de composes a valence mixte du vanadium et du molybdene associes a l'ion ammonium. Le travail a ete etendu aux systemes binaires v#2o#5-m#2o et moo#3-m#2o. (m=nh#4, tl). La methode de preparation a permis une reinvestigation commode de ces derniers systemes sur monocristaux: en particulier deux varietes, triclinique et orthorhombique de (nh#4)#2mo#4o#1#3 ont fait l'objet d'une determination structurale complete, ainsi qu'une phase lacunaire en molybdene nh#4h#2mo#5#,#5o#1#8, qui forme un edifice tridimensionnel a larges tunnels. Ce type de synthese peut etre etendu aux phases du thallium, comme tlv#3o#8, qui a egalement ete caracterise. La meme methode en milieu reducteur donne un acces commode a des bronzes ou a des composes a valence mixte du molybdene et du vanadium: les phases nouvelles suivantes ont ete obtenues et caracterisees (structure, conductivite): a) les bronzes rouge (nh#4)#0#,#3#3moo#3 et bleu (nh#4)#0#,#3#0moo#3, isotypes des phases du potassium deja etudies; b) une nouvelle phase bleue nh#4h#4mo#5#,#3o#1#8, de symetrie hexagonale; c) une phase reduite, du type keggin, m#3h#6moo#1#2#,#3o#4#0 (m=nh#4, k, rb, cs) dans laquelle mo est a la fois octaedrique et tetraedrique. L'oxydation de chimie douce des bronzes d'ammonium ainsi obtenus, par le brome a basse temperature, s'est revelee une excellente methode de modification de ces edifices: c'est ainsi que le bronze rouge (nh#4)#0#,#3#3moo#3 est progressivement converti en bronze bleu (nh#4)#0#,#1#4moo#3 hexagonal

Ce memoire est consacre a la synthese, la caracterisation et l'etude electrochimique de nouveaux tensioactifs derives du pyrrole, analogues du dodecyltrimethylammonium et associes aux contre-ions br#-, no#-#3, tso#-, bf#-#4. La plupart forment des micelles en solution aqueuse. Une electrode selective du cation dodecyltrimethylammonium a ete utilisee pour determiner leurs concentrations micellaires critiques (cmc). Nous avons aussi montre que la voltammetrie cyclique permet dans certains cas de determiner la cmc en milieu electrolytique, en depit du caractere irreversible de l'oxydation de la sonde redox que constitue le pyrrole. On constate que l'introduction d'un motif pyrrole a l'extremite de la chaine hydrocarbonee (series a1 et a2) ne modifie pas la cmc de ces tensioactifs par rapport a leurs analogues sans pyrrole. Par contre si le pyrrole est situe sur la tete polaire (serie b1), leur cmc est plus basse. L'etude par rmn#1h a eclaire ces constatations, en precisant la localisation des divers groupements dans la micelle : le pyrrole se place dans le cur hydrophobe dans le cas des a1 et a2, alors qu'il se replie vers l'interieur de la micelle pres de la tete polaire pour les b1. Dans le cas particulier des tensioactifs associes a l'anion tosylate, nous avons constate que le tosylate penetre dans la micelle et s'intercale entre les groupes ammonium. L'etude electroanalytique a montre que ces composes s'adsorbent fortement sur carbone et que des films de polypyrrole peuvent croitre sur ces electrodes par electrooxydation de solutions micellaires. Ces films sont electroinactifs, mais d'epaisseurs significatives (20 a 1000 couches monomoleculaires). Les rendements de depots sont faibles (5 a 10%) dans le cas des a1 et a2, mais nettement plus importants (50%) dans le cas des b1. L'electropolymerisation de solutions micellaires des series a1 et a2 conduit majoritairement a la formation d'oligomeres solubles, de type polypyrrole suroxyde.

Les resultats de ce travail a finalite biomedicale s'organisent selon trois axes : - synthese de nouveaux cyclopendants et de complexes polyfonctionnels de gd iii, en serie macrocyclique et bismacrocyclique, les podants etant organophosphores. Nous avons ainsi obtenu le dotmp -acide 10,13-dioxo-1,4,7-triazacyclopentadecane-4,7,10-tri(methylenephosphonique) avec un cycle bifonctionnel dioxo-triaza et des composes modeles, precurseurs de dendrimeres : le ttap, -acide 1,4,8,11-tetraazacyclotetradecane-1-acetique-4,8,11-tri(methylenephosphonique) cyclopendant a podants mixtes phosphonique et carboxylique, ce dernier devant permettre la fixation du dendrimere a un anticorps monoclonal et le bmp, -acide 1,1'-1,4-phenylenebis(methylene)bis1,4,8,11-tetraazacyclotetradecane-4,8,11-tri(methylenephosphonique) cyclopendant bismacrocyclique a podants organo-phosphores, unite de base du dendrimere. La cinetique de complexation de gdiii par ces ligands est rapide. - visualisation par spectrometrie de masse des complexes alcalins et de tetramethylammonium qui se forment lors des dosages potentiometriques de polyacides polyfonctionnels et evaluation de leur stabilite. Leur formation a ete confirmee par rmn du sodium. Une simulation a permis de montrer les consequences de portee generale sur la ph-metrie que cela induit, en particulier la tres grande incertitude sur les constantes de stabilite des acides et complexes - incertitude qui peut atteindre 1 a 2 unites de ph - mais aussi le fait que dans les calculs doivent etre pris en compte les especes complexees et leurs constantes de stabilite. - etude physico-chimique du dotmp, du ttap et de leur complexes de gadolinium, qui a ete realisee en integrant les resultats precedents. Les constantes de protonation ont ete determinees par potentiometrie et par la sequence de protonation ; comme pour les cyclopendants aminophosphores analogues, deux des azotes macrocycliques sont tres basiques. La stabilite des complexes gdttap et gddotmp aux ph physiologiques permet d'envisager de les tester comme agent de contraste chez l'animal.

Dans le présent travail, nous avons comparé diverses méthodes de synthèse pour la préparation d'analogues réduits de mono-, di-, et tripeptides connus pour adopter des structures définies telles que le repliement bêta, gamma et Asx. Sauf lorsque le lien amide réduit est C-terminal, et ou une substitution nucléophile est à recommander, la réduction de l'imine obtenue à partir d'un aldéhyde peptidique est la plus efficace. La structure de ces analogues réduits a été analysée à l'état solide par diffraction des rayons X, et en solution organique par spectroscopie IR et RMN. Du fait de la probable protonation du lien amide réduit au pH physiologique, ces analogues ont été analysés dans les deux états neutre (amine) et protoné (ammonium). Les peptides réduits dans leur forme amine sont plus flexibles que les peptides apparentes, et le lien amide réduit dans cet état électronique ne semble pas en état de nucléer une structure locale bien définie. Dans leur forme ammonium en revanche, les peptides réduits sont bien mieux structurellement définis du fait du fort caractère donneur de proton de la fonction ammonium. Il en résulte que le groupe ammonium interagit par liaison hydrogène avec les carbonyles peptidiques pour former des structures locales apparentées aux repliements bêta et gamma. Ces structures locales sont suffisamment stables pour que les molécules s'organisent autour de ces contraintes. Il est donc important de connaitre l'état électronique du peptide réduit dans le système biologique concerné lorsqu'on désire étudier sa conformation bioactive

Résumé : Les nanotubes de carbone mono-parois (SWCNTs) sont très peu dispersibles dans les solvants et ils ont besoin d'être chimiquement modifiés avant leur utilisation dans beaucoup d'applications. Ce travail se concentre sur la synthèse du matériau des SWCNTs chimiquement modifié par une approche in situ. Les objectifs principaux de cette recherche sont : I) explorer le procédé chimique in situ pendant la synthèse des SWCNTs et 2) examiner de manière approfondie l'effet de l'environnement réactif sur les SWCNTs. Les effets du type de catalyseur et son contenu sur le produit fini des SWCNTs, synthétisé par plasma thermique inductif (PTI), ont été étudiés pour remplacer le cobalt (Co) toxique dans la matière première. À cet égard, trois mélanges de catalyseurs différents (c.-à-d. Ni-Y203, Ni-Co-Y203, et Ni-Mo-Y203) ont été utilisés. Les résultats expérimentaux ont montré que le type de catalyseur affecte la qualité des SWCNTs. Une qualité similaire peut être produite lorsque la même quantité de Co est remplacée par le Ni. En outre, des résultats observés dans les travaux expérimentaux ont été explicités par les résultats des calculs thermodynamiques. La therrnogravimétrie (TG) a été utilisée tout au long du travail pour caractériser les échantillons de SWCNTs. La TG a tout d'abord été normalisée par l'étude des effets des trois principaux paramètres instrumentaux (rampe de température, RT, la masse initiale de l'échantillon, MI, et le débit de gaz, D) sur le T, et largeur à mi-hauteur (LMH) obtenu à partir de graphiques TG et TG dérivés de noir de carbone, respectivement. Par conséquent, un plan factoriel à deux niveaux a été prévu. L'analyse statistique a montré que l'effet de RT, MI, et à un degré moindre D est significatif sur la LMH et négligeable sur Tonss. Une méthodologie a ensuite été développée sur la base de la synthèse des SWCNT en utilisant le système PTI, à travers une approche chimique in situ. L'ammoniac (NH3) a été choisi et injecté à contre-courant dans le réacteur PTI à trois débits différents et en utilisant quatre types de buses différentes. La simulation numérique a indiqué un meilleur mélange du NH3 dans le réacteur PTI lorsqu'une buse particulière a été utilisée. Les résultats expérimentaux montrent l'augmentation d'intensité de D-bande dans les spectres Raman d'échantillons SWCNTs lors de l'injection du NH3. Le NH3 pourrait augmenter la teneur en azote du produit fini de SWCNTs jusqu'à 10 fois. L'échantillon des SWCNTs traitée avec 15% vol de NH3 a montré une dispersion accrue dans le diméthylformamide et l'isopropanol. Les nanostructures de carbone en forme d'oignon et plane, ont aussi été observées. Une caractérisation complémentaire sur l'échantillon des SWCNTs traités par NH3 à 15% vol., a indiqué une modification de la surface des nanotubes, où des tubes métalliques ont montré une plus grande réactivité avec NH3 que les semi-conducteurs. Le modèle, y compris le champ d'écoulement thermique du réacteur et la cinétique de décomposition thermique de NH3 a suggéré une modification de surface des SWCNTs en deux étapes dans laquelle les nanotubes réagissent premièrement avec les espèces intermédiaires de H et de NH2. Le NH3 s'adsorbe ensuite chimiquement sur les nanotubes. Le modèle a également suggéré que les espèces intermédiaires comme le NNH et le N2H2 jouent un rôle principalement en conduisant la décomposition du NH3 plutôt que la modification chimique des SWCNTs. // Abstract : Pristine single-walled carbon nanotubes (SWCNTs) are poorly dispersible and insoluble in many solvents and need to be chemically modified prior to their use in many applications. This work is focused on the investigation of the synthesis of chemically modified SWCNTs material through an in situ approach. The main objectives of the presented research are: I) to explore the in situ chemical process during the synthesis of SWCNT and 2) to closely examine the effect of a reactive environment on SWCNTs. Effects of the catalyst type and content on the SWCNTs final product, synthesized by induction thermal plasma (1TP), were studied to replace toxic cobalt (Co) in the feedstock. In this regard, three different catalyst mixtures (i.e. Ni-Y203, Ni-Co-Y203, and Ni-Mo-Y203) were used. Experimental results showed that the catalyst type affects the quality of the SWCNT final product. Similar quality SWCNTs can be produced when the same amount of Co was replaced by Ni. Moreover, the results observed in this experimental work were further explained by thermodynamic calculation results. Thermogravimetry (TG) was used throughout the work to characterize the SWCNTs product. TG was firstly standardized by studying the effects of three main instrumental parameters (temperature ramp, TR, initial mass of the sample, 1M, and gas flow rate, FR) on the Lise, and full-width half maximum (FWHM) obtained from TG and derivative TG graphs of carbon black, respectively. Therefore, a two-level factorial statistical design was performed. The statistical analysis showed that the effect of TR, IM, and to a lower extent, FR, is significant on FWHM and insignificant on T01, 1. A methodology was then developed based upon the SWCNTs synthesis using the 1TP system, through an in situ chemistry approach. Ammonia (NH3) was selected and counter-currently injected into the ITP reactor at three different flow rates and by four different nozzle designs. Numerical simulation indicated a better mixing of NH3 in the ITP reactor when a certain nozzle was used. The experimental results showed the increase of D-band intensity in the Raman spectra of SWCNT samples upon the NH3 injection. NH3 could increase the nitrogen content of the SWCNTs final product up to 10 times. The SWCNTs sample treated with 15 vol% NH3 showed an enhanced dispersibility in Dimethylformamide and Isopropanol. Onion-like and planar carbon nanostructures were also observed. Complementary characterization on the SWCNT samples treated by 15 vol% NH3 indicated the surface modification of nanotubes. Metallic tubes showed a higher reactivity with NH3 than semiconducting ones. The model including the reactor thermo-flow field and NH3 thermal decomposition kinetics suggested a two-step SWCNT surface modification in which nanotubes firstly react with H and NH2 intermediates and later, NH3 chemisorbs on the nanotubes. The model also suggested that the intermediate species, like NNH and N2H2, play a rote primarily in driving the NH3 decomposition rather than the chemical modification of SWCNTs. [symboles non conformes]

Synthèse de divers 18-crowns-6 porteurs d'une partie ose condensée aptes à être fixes sur un support chromatographique ; greffage de silice pour HPLC ; synthèse de supports chromatographiques porteurs de motifs halogénure de benzyle et étude de leur fonctionnalisation par les composés crowns préparés ; complexation des éthers crowns par le potassium, le phenylglycinate d'éthyle, l'éthyl phényl ammonium ; séparation chromatographique de la phénylglycine

L’objectif de cette thèse doctorale fut la synthèse de composés polyazotés qui serviraient comme matériaux énergétiques du futur. Afin d’y arriver, les propriétés physico-chimiques de l’azote pur ainsi que des mélanges binaires xénon-azote, hydrogène-azote ainsi que lithium-azote furent étudiés à des pressions et températures extrêmes. Lors de la compression de l’azote pur jusqu’à environ 250 GPa et chauffé à 3300 K, une nouvelle forme d’azote polymérique constituée d’anneaux N6 interconnectés fut obtenue. À basse pression, les études du mélange Xe-N2 permirent de découvrir un composé de van der Waals de stoechiométrie Xe(N2)2. À plus haute pression et température (150 GPa et 2500 K) un solide composé de xénon et d’azote simplement lié fut obtenu. L’étude du système N2-H2 se focalisa sur le composé N2(H2)2. Sa structure complexe fut déterminée et, une réaction chimique vers 50 GPa ayant comme produit de réaction des azanes (NxHx+2) fut mise à jour. Il fut constaté que l’azane ammoniac (NH3), principalement obtenu, se transforme en hydrazine (N2H4)—pourtant a priori moins stable thermodynamiquement—lors de la décompression des échantillons réagit. Enfin, l’étude du système Li-N2 révéla une chimie remarquable entre ces deux éléments. Une grande variété d’anions d’azote fut obtenue, notamment N3-, [N2]~2 [N2]~1 et N5-. En particulier, le pentazolate de lithium (LiN5), contenant l’anion pentazolate hautement énergétique, put être récupéré aux conditions ambiantes. Ce composé est le premier composé polyazoté à haute densité d’énergie produit par pression et récupéré aux conditions ambiantes, démontré le potentiel des synthèses hautes pressions pour ce type de matériau
The goal of this thesis is to synthesize novel polynitrogen compounds by pressure as the next-generation high energy density materials (HEDM). To achieve this, the physico-chemical properties of pure nitrogen as well as the xenon-nitrogen, hydrogen-nitrogen and lithium-nitrogen mixtures were studied under extreme pressure and temperature conditions. In the case of the compression of pure nitrogen, a novel polymeric nitrogen solid composed of interconnected chains of N6 rings was produced at 250 GPa and 3300 K. The low pressure Xe-N2 investigation revealed the formation of a stoichiometric Xe(N2)2 van der Waals compound. Above 150 GPa and 2500 K a xenon-polynitrogen material was observed. The N2-H2 study, focusing on the characterization and high-density behavior of the N2(H2)2 van der Waals compound, uncovered its pressure-induced chemical reaction near 50 GPa into azanes (NxHx+2), with ammonia (NH3) as the main constituent. Intriguingly, decompression of the reacted sample resulted, below 10 GPa, in the transformation of ammonia into its thermodynamically less stable counterpart hydrazine (N2H4). Lastly, the Li-N2 system proved to be of great interest due to the large array of anionic nitrogen moieties discovered (N3-, [N2]~2 [N2]~1 and N5-). In particular, lithium pentazolate (LiN5), containing the elusive energetically-rich pentazolate anion, was synthesized above 45 GPa and 2500 K. Moreover, it could be retained down to ambient conditions. It is the first polynitrogen HEDM produced by high pressure and retrieved down to ambient conditions. These results demonstrate the potential of high pressure for the synthesis of industrially relevant HEDM

La résistance aux antibiotiques est l'une des menaces les plus graves pour la santé mondiale de nos jours. L'émergence de bactéries multirésistantes encourage les chercheurs à développer de nouveaux antibiotiques et stratégies pour compenser leurs différents mécanismes de résistance. L'un de ces mécanismes de défense est la formation de biofilms. Sous cette forme, les bactéries développent une matrice extracellulaire protectrice les rendant plus résistantes à divers traitements antimicrobiens. Nous avons conçu et synthétisé des composés de déstabilisation des membranes avec des caractéristiques clés : un cation benzimidazolium ou imidazolium, une chaîne apolaire hydrophobe et/ou un site de reconnaissance des anions lipophiles. Ces caractéristiques leur confèrent une activité antimicrobienne accrue et une grande capacité à perturber les membranes cellulaires. Ces composés perturbateurs de la membrane agissent via un mécanisme rapide et efficace et ont montré de bons résultats contre les souches de SARM (staphylococcus aureus résistant à la méthiciline) en tant que candidats antibiofilms prometteurs. Ces nouveaux agents ont le potentiel de se disperser et d'inhiber la formation de biofilms et pourraient avoir un impact positif sur la médecine humaine à l'avenir.
Antibiotic resistance is one of the most serious threats to global health nowadays. Emergence of resistant bacteria encourages researchers to develop new antibiotics and strategies to mitigate their different resistance mechanisms. One of these defense mechanisms is the formation of biofilms. In this form, bacteria develop a protective extracellular matrix making them more resistant to various antimicrobial treatments. We have designed and synthesized membrane destabilizing compounds with three key features: a benzimidazolium or an imidazolium cation, a hydrophobic apolar chain, and a lipophilic anion recognition site. These characteristics give these compounds increased antimicrobial activity and greater ability to disrupt cell membranes. These membrane-disrupting compounds act via a fast and efficient mechanism and showed good results against MRSA (methicillin-resistant staphylococcus aureus) strains as promising antibiofilms candidates. These new agents have the potential to disperse and inhibit the formation of biofilms and could have a positive impact on human medicine in the future.