Renewable monomers from biomass : challenges and opportunities

• Main Author: Eid, Nadim
• Other Authors: Lyon
• Language: en
• Published: 2019
• Subjects: Durable; Sulfonamides; Sucres; Bis-carbonate cycliques; Aminolyse; Esters de levulinates; Etherification reductrice; Sustainable; Cyclic carbonates; Levulinate esters; Reductive etherification; 540
• Online Access: http://www.theses.fr/2019LYSE1108

Dans cette thèse, nous avons décrit de nouvelles méthodes pour la préparation de polymères et de produits chimiques à partir de ressources renouvelables:Premièrement, nous avons défini une nouvelle méthode de préparation de sulfonamides, utilisant des nitro-aromatiques et des sels de sulfinate de sodium, dans une solution aqueuse de bisulfite de sodium, en tant qu’agent réducteur non toxique. Le produit a été séparé par une simple filtration. La réaction montre une chimio-sélectivité complète, seuls les substrats nitro déficitaire en électrons sont réactifs. Cependant, et contrairement à la littérature, les sels de sulfinate de sodium aromatiques et aliphatiques se sont révélés réactifs dans nos conditions. De plus, nous avons utilisé cette méthode pour préparer de manière écologique le catalyseur de zinc décrit par Karamé et al. et utilisé pour la cycloaddition du dioxyde de carbone avec des époxydes, afin d'accéder aux monomères de polycarbonates pour la préparation de polyuréthane non isocyanate.Ensuite, nous avons étudié la préparation de bis-carbonate de mannitol à partir de mannitol, en utilisant le carbonate de diméthyle comme réactif et comme solvant. Le carbonate de glycérol a été utilisé comme co-solvant en raison de ses propriétés de solubilisation intéressantes. La possibilité de synthèse des monomères diamines entièrement renouvelables a également été étudiée en utilisant des derives des sucres comme la furfurylamine et le 5-méthylfurfural. Nous avons également etudier l’aminolyse du bis-carbonate du mannitol avec la furfurylamine à la température ambiante. De plus, nous avons comparé la stabilité de ce carbonate avec les monomères carbonates commerciaux en utilisant une analyse gravimétrique thermique.Enfin, nous avons préparé le diester de 4,4'-oxydipentanoate de diéthyle à partir de lévulinate d'éthyle par éthérification réductrice sans solvant, catalysée par du triflate de cuivre, en utilisant du tétraméthydisiloxane comme agent réducteur. En outre, nous avons prouvé que ce nouveau monomère était utilisable dans la préparation des polyesters et des polyamides, dans des conditions de polycondensation classiques, en utilisant le propane diol et l’hexaméthylène diamine comme monomères modèles === In this thesis, we describe new methods for the preparation of polymers and chemicals from renewable resources: First we have defined new method for the preparation of sulfonamides, using nitro aromatics and sodium sulfinate salts, in aqueous sodium bisulfite solution as a non toxic reducing agent. The product was separated by simple filtration and the reaction show full chemoslectivity, only electron poor nitro substrates are reactive. However, in contrast with the literature, aromatic and aliphatic sodium sulfinate salts were found reactive under our conditions. In addition, we have used this method to prepare, in a green way, the active zinc catalyst reported by Karamé et al. for the cycloaddition of carbon dioxide with epoxydes, in order to access to polycarbonates monomers for non-isocyanate polyurethane preparation.Then, we have investigated the preparation of high purity mannitol bis-carbonate from mannitol using dimethyl carbonate as a reagent and as a solvent. Glycerol carbonate was used as co-solvent due to its interesting solubilization properties. The possibility of the synthesis of fully renewable diamine monomers was also investigated using furfurylamine and 5-methylfurfural derivated from sugars. We have also uncovered its high reactivity toward uncatalyzed aminolysis with furfurylamine at room temperature. Furthermore, we have compared the stability of this carbonate with existing commercial monomers using thermal gravimetric analysis.Finally, we prepared the diethyl 4,4'-oxydipentanoate diester from renewable ethyl levulinate was prepared by solventless reductive etherification, catalyzed by copper triflate, using tetramethydisiloxane as safe and low-cost reducing agent. Besides, we have proved the usability of this new monomer in the preparation of sustainable polyesters and polyamides, under classical polycondensation conditions, using propane diol and hexamethylene diamine as model monomers