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Yves JEANNIN : Professeur émérite à l’université Pierre-et-Marie-Curie - Correspondant de l’Académie des sciences - Ingénieur de l’École nationale supérieure de chimie de Paris
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Lire l’articleINTRODUCTION
Dès avant la Seconde Guerre mondiale, certains métaux de transition étaient connus pour catalyser des réactions de la chimie organique. Ces observations avaient d’ailleurs eu des prolongements à l’échelle industrielle. La compréhension des réactions de la chimie organométallique a permis de disséquer le fonctionnement de ces systèmes catalytiques, de les améliorer, et d’en mettre au point de nouveaux.
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2. Procédé Monsanto de synthèse industrielle de l’acide acétique
Il n’est pas possible de décrire toutes les possibilités qui s’offrent et toutes les applications catalytiques connues, même si elles ont fait l’objet de procédés industriels d’une importance considérable. Le procédé Ziegler-Natta, le procédé Wacker, la métathèse des oléfines et le procédé SHOP, le procédé Monsanto, l’hydrocyanation des oléfines, l’hydrogénation y compris l’hydrogénation asymétrique, et bien d’autres encore font partie de cette famille qui s’agrandit et qui évolue tous les jours.
Décrivons le procédé Monsanto qui est, à l’heure actuelle, le seul procédé de synthèse industrielle de l’acide acétique. Au départ, RhI 3 est réduit par CO dans l’eau, donnant naissance à un complexe plan carré dans lequel le rhodium est au degré d’oxydation I et est entouré de 16 électrons :
L’action de l’iodure de méthyle est une addition oxydante, le rhodium prend un environnement octaédrique, comporte 18 électrons et passe au degré d’oxydation III :
Une insertion de CO dans la liaison
fait naître le squelette de l’acide acétique, insertion activée par la poussée de CO qui complète l’environnement du rhodium, conservant le nombre de 18 électrons :
Intervient alors une élimination réductrice qui redonne le composé de départ, un anion plan carré du rhodium(I) à 16 électrons, et l’iodure d’acide de l’acide acétique :
L’hydrolyse forme l’acide acétique et l’acide iodhydrique :
L’acide iodhydrique reforme l’iodure de méthyle à partir de méthanol :
La réaction globale ainsi catalysée s’écrit :
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BIBLIOGRAPHIE
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(2) - CRABTREE (R.H.) - The organometallic chemistry of transition metals - . Wiley (1994).
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(3) - COTTON (F.A.), WILKINSON (G.) - Advanced inorganic chemistry - . Interscience (1988).
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(4) - GREENWOOD (N.N.), EARNSHAW (A.) - Chemistry of the elements - . Pergamon Press (1986).
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(5) - COLLMAN (J.P.), HEGEDUS (L.S.) - Principles and applications of organotransition metal chemistry - . University Science Books (1980).
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(6) - ELSCHENBROICH (C.), SALZER (A.) - Organometallics, a concise introduction - . Verlag Chemie (1992).
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