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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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Lire l’articleAuteur(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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En pratique : méthodes et réactivité
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1. Synthèse sans solvant
1.1 Pourquoi utiliser un solvant ?
Les solvants sont des liquides généralement inertes qui dissolvent les réactifs, leur permettent d’entrer en contact, d’interagir et de réagir. Toutefois leur influence en synthèse peut être très importante car les interactions solvant-réactif et solvant-intermédiaire réactionnel, par des effets de stabilisation, permettent très souvent de contrôler l’issue et l’efficacité d’une synthèse chimique. Ces effets dépendent bien entendu de la structure du solvant (constante diélectrique, possibilité d’établir des liaisons hydrogène...) .
Par ailleurs, la présence d’un solvant permet de contrôler, à l’échelle du laboratoire et surtout à l’échelle industrielle, les échanges thermiques au cours d’une réaction. Ainsi, par chauffage, le solvant peut amener par convection l’énergie nécessaire au milieu réactionnel pour que la réaction ait lieu. À l’opposé, dans le cas d’une réaction exothermique, le solvant pourra permettre une évacuation efficace de la chaleur résiduelle.
HAUT DE PAGE1.2 Travailler sans solvant
La mise en œuvre de réactions sans solvant permet de développer une technologie propre, efficace et économique. La sécurité est améliorée, les traitements simplifiés, les coûts réduits. Un des réactifs peut être liquide et servir en fait de solvant aux autres réactifs. À proprement parler, d’un point de vue scientifique et technique, ces réactions se font en présence d’un « solvant » . Mais elles ont la particularité de contribuer à la chimie verte en diminuant les masses mises en jeu, car on n’ajoute pas de solvant supplémentaire, généralement utilisé en grande quantité. Les réactions solide-solide ou solide-gaz sont différentes de ce point vue, car aucune solubilisation n’est possible. Des techniques particulières comme le broyage vont permettre d’amener les réactifs en contact pour entrer en réaction.
Les techniques de synthèse en absence de solvant peuvent faire appel à un appareillage classique, notamment dans le cas où l’un des réactifs est liquide. Par contre, les réactions solide-solide font appel à des appareillages...
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Synthèse sans solvant
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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