Bibliographie & annexes
Présentation
RÉSUMÉ
La chimie verte réduit les substances dangereuses et toxiques. Les solvants de réactions, généralement utilisés en grande quantité, entrent dans cette catégorie de substances dangereuses. Des solvants alternatifs comme l’eau ont été proposés, mais le meilleur solvant d’un point de vue écologique reste l’absence de solvant. Dans un procédé, l’utilisation de solvants intervient à différents stades : synthèse, purification et nettoyage des équipements. Les méthodes présentées ici permettent la suppression des solvants dans les voies de synthèse chimique.
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Green chemistry reduces hazardous and toxic substances. Reactive solvents, generally used in large quantities belong to this category of hazardous substances. Alternative solvents such as water have been proposed but the best solvent from an ecological viewpoint remains the absence of solvents. In a process, the usage of solvents is implemented at various stages: synthesis, purification and the cleaning of equipment. The methods presented in this article allow for the suppression of solvents in chemical synthesis processes.
Auteur(s)
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Evelina COLACINO : Maître de conférences à l'université de Montpellier 2
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Jean MARTINEZ : Professeur à l’université de Montpellier 1
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Frédéric LAMATY : Directeur de recherche au CNRS - Institut des biomolécules Max Mousseron, UMR 5247 CNRS - Université de Montpellier 1 & 2
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Max MALACRIA
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Jean-Philippe GODDARD
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Cyril OLLIVIER : UPCM, université de Paris VI, Laboratoire de chimie organique (UMR CNRS 7611), Institut de chimie moléculaire (FR 2769)
INTRODUCTION
La chimie verte a pour but de concevoir des produits et des procédés chimiques permettant de réduire ou d’éliminer l’utilisation et la synthèse de substances dangereuses et toxiques. Une chimie « pensée autrement », accompagnant des changements de concepts et de pratiques, permettra de contribuer à un développement économiquement efficace et durable. Par conséquent, les nouveaux procédés de synthèse doivent inclure une composante écologique. Une partie des activités de la chimie pour le développement durable consiste à diminuer la quantité de sous-produits des réactions chimiques et les déchets toxiques. Les solvants de réactions, qui sont généralement utilisés en grande quantité, entrent dans cette catégorie.
De nombreux solvants organiques sont nocifs du point de vue de l’écologie et de la santé publique, et dangereux car souvent volatils et inflammables. Des solvants alternatifs ont été proposés, comme l’eau, les liquides ioniques ou le CO2 supercritique. Toutefois, le meilleur solvant d’un point de vue écologique reste l’absence de solvant, d’autant qu’une fois le dogme habituel dépassé (« pas de réaction sans solvant »), il a été observé que l’absence de solvant peut être bénéfique pour le déroulement d’une réaction. De plus, dans certains cas, l’un des réactifs qui est liquide peut servir de solvant à la réaction.
Dans un procédé, l’utilisation de solvants intervient à différents stades : synthèse, purification et nettoyage des équipements (comme les réacteurs, par exemple). Nous nous focaliserons dans cet article sur les méthodes permettant la suppression des solvants dans les voies de synthèse chimique.
Sur les effets toxiques des solvants et la chimie verte, le lecteur pourra consulter les références et en .
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Conclusion et perspectives4. Applications industrielles
De nombreuses études, à l’échelle du laboratoire, du pilote ou de la production ont été financées par des industriels. Pour des raisons de protection intellectuelle, dans la majorité des cas, vu leur intérêt et leur importance, ils n’ont pas été publiés. De ce fait, les sources possibles pour les procédés sans solvant au niveau industriel sont difficiles d’accès. Toutefois, quelques exemples ont été répertoriés dans la littérature.
4.1 Méthodes classiques
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La synthèse du cyanotriméthylsilane (Me3SiCN, point de fusion 11 °C) a été réalisée à l’échelle de 810 kg par « batch » dans un pilote, sans solvant par réaction de silylation de l’acide cyanhydrique (HCN) en présence de l’hexaméthyldisilazane (HMDS) selon :
Une filtration sous pression et à température inférieure à 25 °C permet d’éliminer le chlorure d’ammonium et de récupérer Me3SiCN très pur, avec 97,5 % de rendement. Le seul produit secondaire est le chlorure d’ammonium, éliminé dans l’étape de filtration. Les méthodes faisant intervenir des solvants (polaires) ou des catalyseurs par transfert de phase conduisent à des rendements plus modestes (38 à 90 %), à l’impossibilité de réaliser le procédé à l’échelle industrielle et à une production de déchets solides à forte teneur en cyanure, d’élimination difficile et coûteuse.
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Une autre application remarquable est la synthèse de polymères, tels que le polypropylène et les polycarbonates.
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Dans un procédé alternatif à celui de Ziegler-Natta, la production de polypropylène est réalisée au moyen d’un nouveau catalyseur et bien sûr sans solvant . La synthèse est réalisée à une pression de 40 bar, et les émissions gazeuses sont très faibles et éliminées par incinération. Pendant le procédé, la quantité d’effluents aqueux est énormément réduite car la quantité de catalyseur utilisé est si faible qu’aucun lavage supplémentaire du polymère n’est requis. 1013 kg de polypropylène ont pu être produits, et des résultats...
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BIBLIOGRAPHIE
-
(1) - GÉRIN (M.) - Solvants industriels, santé, sécurité, substitution - éd. Masson, Paris, p. 250 (2002).
-
(2) - ANASTAS (P.T.), WILLIAMSON (T.C.) - Green Chemistry : Frontiers in Benign Chemical Syntheses and Processes - éds. Oxford University Press : New York, p. 384 (1999).
-
(3) - LOUPY (A.), HAUDRECHY (A.) - Effets de milieu en synthèse organique - éds. Elsevier-Masson, Paris, p. 352 (1996).
-
(4) - WELTON (T.) - All solutions have a solvent - Green Chem., 8, p. 13 (2006).
-
(5) - KAUPP (G.) - Organic solid-state reactions with 100 % yield - Topics Curr. Chem., 254, p. 95-183 (2005).
-
(6) - MA (Y.), QIAN (C.), WANG (L.), YANG (M.) - Lanthanide triflate catalyzed Biginelli reaction. One-pot synthesis of dihydropyrimidinones under solvent-free conditions - J....
ANNEXES
http://www.epa.gov/greenchemistry/
http://www.rsc.org/chemsoc/gcn/
http://www.chemistryguide.org/environmental-chemistry.html/
http://www.environmentalchemistry.com
HAUT DE PAGE
http://neel.cnrs.fr/spip.php?article737
HAUT DE PAGE
http://www.uni-graz.at/∼kappeco/technologyoverview.htm
http://www.microwavesynthesis.blogspot.com
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