Description du sujet de thèse

Contexte général : La fonction uréthane (ou carbamate) est un motif chimique clé à la fois dans l’industrie pharmaceutique et en science des matériaux. On la retrouve dans de nombreux médicaments ainsi que dans les polyuréthanes (PUs), polymères produits à grande échelle (22 Mt en 2022). Ces matériaux trouvent des applications variées: mousses, revêtements, adhésifs, dispositifs biomédicaux. Toutefois, la synthèse industrielle de molécules et macromolécules à base d’uréthanes repose encore largement sur des précurseurs de type isocyanates, composés hautement toxiques et dangereux. Il est donc essentiel de développer des voies de synthèse plus éco-compatibles pour produire médicaments et PUs à impacts environnementaux réduits.
Projet : L’objectif global de ce projet est de développer une méthodologie de synthèse efficace pour la préparation d’uréthanes via des couplages déshydrogénants (CDs) entre alcools et formamides N-substitués (R1OH + R2R3N-C(O)H = urethane, Fig. a). Les catalyseurs rapportés à ce jour présentent des activités et/ou sélectivités modérées. Ce projet vise à identifier des catalyseurs à base de métaux abondants, en particulier le cuivre, pour promouvoir ces couplages CD avec d’excellents rendements sans utiliser le formamide comme solvant. Les résultats préliminaires obtenus au laboratoire suggèrent que la modification de la sphère de coordination du cuivre est un levier clé pour atteindre les objectifs. Les systèmes catalytiques optimisés seront appliqués à deux niveaux: i) au niveau moléculaire avec la préparation d’un intermédiaire pharmaceutique1; ii) au niveau macromoléculaire, avec des CDs appliqués à des substrats difonctionnels (diol biosourcés et diformamides) pour préparer et caractériser des PUs. Cette approche innovante présente un potentiel considérable pour produire des médicaments et PUs avec un impact environnemental réduit, en remplaçant les isocyanates par des formamides dérivés du CO₂, un réactif peu coûteux et très accessible. Les principales missions du/de la doctorant.e seront de :
- Concevoir, préparer et caractériser des ligands organiques capables de moduler les propriétés électroniques et stériques du cuivre, ainsi que les complexes correspondants.
- Évaluer les propriétés catalytiques des complexes préparés dans des couplages moléculaires modèles.
- Illustrer le potentiel des catalyseurs optimisés pour préparer un intermédiaire pharmaceutique et des PUs.
- Étudier les mécanismes réactionnels (caractérisation et isolement d’intermédiaires catalytiques notamment).
Profil : Une solide formation en chimie moléculaire est requise. Une expérience préalable en catalyse et/ou en chimie de coordination est souhaitable. Étant donné la nature multidisciplinaire du projet, la personne recrutée devra faire preuve d’autonomie, de curiosité scientifique et de rigueur. De bonnes compétences en communication orale et écrite, ainsi qu’une aptitude au travail collaboratif, sont également importantes.

Contexte de travail

L’Institut Charles Gerhardt Montpellier (UMR 5253) est un laboratoire de recherche pluridisciplinaire se composant de cinq départements rassemblant près de 500 personnels. L’ICGM contribue au développement des recherches en chimie dans le but d’élaborer et de caractériser des matériaux complexes présentant des fonctionnalités à fort impact sociétal, tout particulièrement dans les domaines de la santé, de l’environnement et de l’énergie.

La maîtrise de toute la chaîne de compétences dans l’élaboration de matériaux complexes positionne favorablement les activités de recherche de l’ICGM non seulement dans le paysage montpelliérain mais aussi à l’échelle nationale et internationale.

Le projet “Une chimie des matériaux au service de l’homme et de la société” porté par l’intégralité de l’UMR, s’articule autour de cinq axes complémentaires:

Matériaux moléculaires
Matériaux macromoléculaires
Matériaux poreux et hybrides
Matériaux pour l’énergie
Chimie physique théorique

Ces cinq axes, en forte interaction les uns avec les autres, permettent d’organiser les recherches autour des différentes échelles de temps et d’espace qu’il est nécessaire de maîtriser pour parvenir à concevoir des matériaux fonctionnels complexes innovants pour des applications dans les domaines de la santé, de l’environnement et de l’énergie.

L’une des clefs de voûte de toutes ces recherches répond à la volonté de comprendre et utiliser les différents types d’interactions intermoléculaires pour proposer des stratégies de synthèse mettant en exergue des processus coopératifs et des synergies entre motifs fonctionnels différents.

Le poste se situe dans un secteur relevant de la protection du potentiel scientifique et technique (PPST), et nécessite donc, conformément à la réglementation, que votre arrivée soit autorisée par l'autorité compétente du MESR.

Contraintes et risques

n.a.