Synthèse organique sous haute pression

Cet article est consacré à l’emploi des pressions hydrostatiques (2-20 kbar) en synthèse organique. Cette technique, dont le mode d’action peut être qualifié de « catalyse physique », est présentée du fait, d’une part, de sa capacité à permettre de nombreuses réactions, en chimie organique, dans des conditions « douces » et respectueuses des réactifs ou des produits fragiles et, d’autre part, de son caractère économe en énergie (pas d’apport d’énergie durant la transformation chimique).

Les apports à attendre de ces techniques sont multiples en chimie fine. En effet, comparées aux techniques thermiques ou catalytiques classiques, les méthodes hyperbares rendent parfois possibles des réactions impossibles du fait d’encombrements moléculaires importants, offrant ainsi des raccourcis synthétiques qui peuvent être précieux dans l’élaboration multi-étapes de molécules complexes à haute valeur ajoutée. Par ailleurs, les quantités de solvant à employer peuvent être très faibles, les réactions étant effectuées à concentration élevée, voire en l’absence de solvant, minimisant ainsi les problèmes de recyclage et de contamination de l’environnement. L’absence de catalyseur chimique et/ou la diminution de la température réduit la dégradation (cas des catalyseurs acides par exemple) et facilite de ce fait la purification, le milieu étant en général plus propre à l’issue de la transformation. Les durées sont également réduites, la cinétique de réactions types de la chimie organique pouvant être accélérée de manière spectaculaire. Il faut néanmoins noter que l’utilisation de ce type de procédés reste rare et n’a pas encore trouvé d’applications à grande échelle en synthèse organique (vide infra).

Nous présentons ici :

• dans un premier temps, les aspects techniques des hautes pressions en se limitant cependant aux éléments nécessaires à la mise en œuvre de cette activation en chimie organique ;

  • les notions fondamentales de physico-chimie à considérer lorsque la pression varie et les paramètres usuels qui sont les plus influencés par celle-ci ;

  • ensuite, de façon sommaire, les appareillages les plus communément employés dans la gamme de pression utile en chimie organique, en particulier le cas des appareils de type « piston-cylindre » qui permettent d’accéder à de très hautes pressions tout en conservant des volumes utiles « raisonnables » pour le chimiste de synthèse ;

  • quelques exemples choisis, et d’autres récents, pour représenter les grandes classes de réactions qui subissent une influence positive de la pression.