CD - Conception et synthèse de molécules photoactives organiques et de complexes métalliques : applications en photocatalyse pour la réduction du CO₂ et la carbonylation // CD - Photosensitizers from Organic and Earth-Abundant Metals for CO₂ Photoreductio

Récemment, nous avons mis au point une photocarbonylation sans métal d'iodures d'alkyle non activés à l'aide d'un réacteur à deux compartiments. Dans ce système, le CO est généré in situ à partir d'un composé organique stable, le SilaCOgen, dans le premier compartiment, tandis que la réaction de carbonylation se déroule dans le second, offrant une excellente réactivité et de bons rendements (Chem. Sci. 2026, 17, 2078-2086).
Ce projet de recherche a pour objectif de concevoir des systèmes photocatalytiques innovants et durables permettant de transformer le dioxyde de carbone (CO₂) en monoxyde de carbone (CO), une matière première chimique abondante. L'objectif principal est de réduire les déchets liés aux équivalents de CO en synthèse organique, en développant une méthode de production de CO à la demande à partir de CO₂.
La photoréduction du CO₂ en CO sera réalisée à l'aide de photosensibilisateurs homogènes, notamment des composés organiques ou des complexes organométalliques à base de métaux abondants (comme le cobalt, le cuivre ou l'aluminium). Cette approche répond à un défis majeur du domaine : développer des systèmes photocatalytiques efficaces, évolutifs et respectueux de l'environnement, fonctionnant dans des conditions douces (irradiation par lumière visible, température et pression ambiantes).
En parallèle, le projet explorera le développement de nouvelles réactions de carbonylation exploitant le CO généré in situ. Ces réactions visent à élargir la boîte à outils synthétique pour la préparation de composés à haute valeur ajoutée (composés carbonylés, esters ou amides), tout en minimisant les déchets et la consommation d'énergie.
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Recently, we developed a metal-free photocarbonylation of unactivated alkyl iodides using a two-chamber reactor. In this system, CO is generated in situ from a stable organic compound, SilaCOgen, in the first chamber, while the carbonylation reaction proceeds in the second, delivering excellent reactivity and good yields (Chem. Sci. 2026, 17, 2078–2086).
This research project aims to design innovative and sustainable photocatalytic systems to convert carbon dioxide (CO₂) into carbon monoxide (CO), an abundant chemical feedstock. The primary goal is to reduce waste associated with CO surrogates in organic synthesis by developing an on-demand CO production method from CO₂.
The photoreduction of CO₂ to CO will be achieved using homogeneous photosensitizers, including organic compounds or organometallic complexes based on earth-abundant metals (such as cobalt, copper, or aluminum). This approach addresses a major challenge in the field: developing efficient, scalable, and environmentally benign photocatalytic systems that operate under mild conditions (e.g., visible light irradiation, ambient temperature, and pressure).
In parallel, the project will explore the development of novel carbonylation reactions leveraging in situ generated CO. These reactions aim to expand the synthetic toolbox for preparing high-value chemicals (e.g., carbonyl compounds, esters, or amides) while minimizing waste and energy consumption.
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Début de la thèse : 01/10/2026

Public funding alone (i.e. government, region, European, international organization research grant)

Concours pour un contrat doctoral

Université de Lorraine

606 C2MP - CHIMIE MECANIQUE MATERIAUX PHYSIQUE

Le/La candidat(e) doit être titulaire d'un master (ou équivalent) en chimie organique, chimie organométallique ou dans un domaine connexe. ▸Solide expérience en synthèse organique et organométallique multi-étapes ▸Expérience des techniques sensibles à l'air et à l'humidité (ex. : ligne Schlenk) ▸Maîtrise des techniques de caractérisation standard (RMN, IR, SM, CG, CG-SM, diffraction des rayons X) ▸Connaissances en photocatalyse, électrochimie ou photophysique ▸La maîtrise des logiciels de chimie quantique (DFT : ORCA, Gaussian) serait un atout
The candidate should hold a Master's degree (or equivalent) in Organic Chemistry, Organometallic Chemistry, or a related field ▸ Strong background in multistep organic and organometallic synthesis ▸ Experience with air- and moisture-sensitive techniques (i.e., Schlenk line) ▸ Proficiency in standard characterization techniques (NMR, IR, MS, GC, GC-MS, X-ray diffraction) ▸ Background in photocatalysis, electrochemistry, or photophysics ▸ Familiarity with DFT codes (ORCA, Gaussian) is a plus