Doctorat en chimie moléculaire

Le Centre national de la recherche scientifique est un organisme public de recherche pluridisciplinaire placé sous la tutelle du ministère de l’Enseignement supérieure et de la Recherche. Créé en 1939 et dirigé par des scientifiques, il a pour mission de faire progresser la connaissance et être utile à la société dans le respect des règles d’éthique, de déontologie et d’intégrité scientifique.

Sujet de thèse :
1. Mots-clés
Electrochimie moléculaire, catalyse organométallique, couplages C-C, métallacycles organométalliques, économie circulaire du carbone.

2. Contexte
Pour limiter l’utilisation des ressources énergétiques et matérielles d'origine fossile dans la production chimique, l'électrification des voies de synthèse offre une approche prometteuse. Cette évolution introduit l'électrosynthèse (i.e. la création de liaisons chimiques à l'aide de l'électricité) comme technologie clé. La portée de cette technologie dépend du développement de catalyseurs efficaces adaptés aux conditions d'électrosynthèse - les électrocatalyseurs. Dans ce contexte, notre équipe élabore des stratégies originales visant à déployer l'électrocatalyse en synthèse. Nous explorons notamment ces stratégies pour la fonctionnalisation de squelettes organiques, notamment avec des synthons renouvelables et abondants, pour générer des produits à plus haute valeur ajoutée.

3. Sujet
Le projet doctoral vise à étudier l'électrochimie des métallacycles organométalliques, des intermédiaires clés en catalyse moléculaire, et à les exploiter pour des réactions de couplage électrocatalytiques. La génération et la caractérisation électrochimiques des métallacycles seront étudiées dans un premier temps, ce qui permettra dans un second temps d’évaluer l'impact des changements rédox sur la réactivité de ces métallacycles. Enfin, en capitalisant sur ces notions, les métallacycles seront mis en jeu dans des couplages C-C réducteurs électrocatalysés, comme ceux entre des composés insaturés tels les alcynes/alcènes et les aldéhydes/cétones.

4. Méthodologies
Les travaux débuteront par la synthèse de ligands et complexes de métaux de transition et les caractérisations moléculaires associées (RMN, IR, MS). Des études électrochimiques avancées seront ensuite réalisées pour évaluer les propriétés rédox de ces complexes et leur réactivité dans le cadre des réactions d’intérêts (voltampérométrie, électrolyse, voire spéctroélectrochimie) et ainsi identifier les meilleurs candidats-catalyseurs. L’application de ces électrocatalyseurs pour des réactions d’intérêt sera alors étudiée via des campagnes d’électrolyses et les produits de couplage obtenus isolés et caractérisés par méthodes spectroscopiques et chromatographiques.

5. Compétences attendues
Excellentes connaissances et compétences en chimie moléculaire (organique, organométallique) sur le plan de la synthèse, des caractérisations et des propriétés (réactivité, propriétés physico-chimiques).
Maîtrise des manipulations chimiques sous atmosphère inerte.
Intérêt voire expérience en électrochimie.

6. Compétences et savoirs développés pendant la thèse
Synthèse moléculaire (organique, complexes de coordination) et méthodes d'identification (RMN, GC/MS, HRMS).
Réactivité d’espèces organométalliques.
Electrochimie de composés moléculaires (voltampérométrie, électrolyse, spectro-électrochimie)
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Le Centre national de la recherche scientifique est l’une des plus importantes institutions publiques au monde : 34 000 femmes et hommes (plus de 1 000 laboratoires et 200 métiers), en partenariat avec les universités et les grandes écoles, y font progresser les connaissances en explorant le vivant, la matière, l’Univers et le fonctionnement des sociétés humaines. Depuis plus de 80 ans, y sont développées des recherches pluri et interdisciplinaires sur tout le territoire national, en Europe et à l’international. Le lien étroit que le CNRS tisse entre ses missions de recherche et le transfert vers la société fait de lui un acteur clé de l’innovation en France et dans le monde. Le partenariat qui le lie avec les entreprises est le socle de sa politique de valorisation et les start-ups issues de ses laboratoires (près de 100 chaque année) témoignent du potentiel économique de ses travaux de recherche.

Contraintes et risques :
Le projet se déroulera dans un laboratoire de chimie et mettra en jeu la synthèse et caractérisation de produits chimiques organiques et organométalliques. Les risques sont donc ceux associés au travail en laboratoire de chimie et à la manipulation de composés chimiques. Ces risques sont identifiés et font l’objet d’un plan de prévention au niveau de l’UMR et de l’équipe. D’autre part, les équipements de protection collectifs et individuels nécessaires pour faire face à ces risques sont présents au sein du laboratoire.