Réactivité du TDAE photoactivé et application au traitement des PFAS

Contexte

Les donneurs d’électrons organiques (DEO) sont des agents réducteurs possédant des structures organiques neutres et ils représentent une alternative intéressante aux réducteurs métalliques classiques. Le tétrakis(diméthylamino)éthylène (TDAE) a été pendant longtemps le DEO le plus utilisé du fait de sa disponibilité commerciale. Cependant, la limitation principale du TDAE est la nécessité d’avoir un groupement fortement électroattracteur (NO₂ ou CN) sur le substrat à réduire. C’est pourquoi, de nouveaux DEO ont été développés afin de s’affranchir de cette limite et d’aller vers des composés de plus en plus difficiles à réduire. Malgré la nette amélioration de leur pouvoir de réduction (-1,85 V vs SCE),¹ ces « super donneurs d’électrons » (SDE) n’ont été que très peu utilisés pour la création de nouvelles liaisons carbone-carbone, probablement à cause de leur faible stabilité au dioxygène, qui nécessite de les synthétiser, les stocker et les manipuler en boîte à gants. La photoexcitation du TDAE a permis de s’affranchir de ces limites en créant un « super-photoréducteur » dont le potentiel de réduction a été estimé à -3,4 V vs SCE.²

Des résultats préliminaires ont validé la capacité de cette méthodologie TDAE photoactivé à réduire divers halogénures de benzyles, ne possédant pas de groupement fortement électroattracteur.³

Descriptif du projet

Dans ce contexte, ce projet de recherche sera donc consacré au développement de nouvelles méthodologies de synthèse, exploitant le pouvoir de réduction énorme que possède le TDAE activé par la lumière en l’appliquant à : (i) la création de liaisons carbone-carbone à partir de divers dérivés halogénés, notamment des halogénures d’aryles difficiles à réduire (ii) le développement d’une méthode catalytique en TDAE, via l’utilisation d’un donneur d’électrons sacrificiel (iii) la dégradation de composés per- et polyfluoroalkylés (PFAS), dont la robustesse de la liaison C-F en fait des polluants émergents particulièrement préoccupants en raison de leur persistance, de leur forte solubilité dans l’eau et de leurs effets néfastes sur la santé humaine et l’environnement.

¹ Frenette, B. L.; Arsenault, N.; Walker, S. L.; Decken, A.; Dyker, C. A. Chem.Eur. J. 2021, 27, 8528.

² Glaser, F.; Larsen, C. B.; Kerzig, C.; Wenger, O. S. Photochem. Photobiol. Sci. 2020, 19, 1035.

³ Spitz, C.; Bertrand, M.; Remusat, V.; Terme, T.; Vanelle, P. J. Org. Chem. 2022, 87, 4483.