Equipe Chimie Moléculaire et Catalyse (CMC)

L’activité de recherche de l’équipe de Chimie Moléculaire et Catalyse (CMC) est centrée sur le développement d’outils synthétiques innovants pour la synthèse (stéréo)sélective de molécules d’intérêt potentiel en chimie médicinale, en agrochimie et en chimie des matériaux. Ces travaux s’articulent autour de deux axes thématiques principaux : la réactivité des cycles contraints et la chimie durable. Plusieurs projets pluridisciplinaires en lien avec la science des matériaux et la microfluidique sont aussi décrits.

Thème 1. Réactivité des cycles contraints
Une thématique forte de l’équipe CMC consiste à mettre au point des méthodes de synthèse sélectives afin d’accéder à des molécules possédant des structures originales leur conférant un intérêt applicatif. Dans ce but, un axe de recherche majeur consiste à exploiter la réactivité des cycles contraints dans diverses transformations pour générer une diversité de carbo- et hétérocycles. Ces travaux, menés en partie en collaboration avec des partenaires industriels (Seqens, Diverchim) ont notamment permis d’accéder à des hétérocycles azotés ou à des cyclopropanes polysubstitués qui constituent des structures privilégiées en chimie médicinale.

La synthèse de carbo- et d’hétérocycles contraints (à trois ou quatre chaînons) diversement substitués par transfert d’hydrogène asymétrique catalytique est également ciblée et ces travaux ont notamment fait l’objet d’un financement ANR (PRC 2022-2025, en collaboration avec ChimieParisTech-PSL).

Thème 2. Développement d’outils synthétiques pour une chimie durable
(Photo)catalyse par des métaux abondants
Le développement de procédés éco-compatibles est une préoccupation de l’équipe CMC. Dans cet objectif, la (photo)catalyse (métallique, organocatalyse) est au cœur de nombreux projets de recherche. En particulier, des métaux naturellement abondants (Fe, Co, Cu) ont été utilisés pour former des liaisons C-C dans des réactions de couplage ou des réarrangements afin de proposer une alternative à l’utilisation intensive de métaux précieux dont la ressource future est compromise. Cette approche est désormais étendue à l’étude transformations photocatalysées impliquant des complexes de fer (ANR JC/JC ICAR, 2022-2025).

Chimie en flux continu, (photo)catalyse hétérogène
Benjamin Laroche, maître de conférences recruté dans l’unité en 2020, a impulsé de nouvelles thématiques de recherche centrées sur la chimie en flux continu, la catalyse hétérogène, la photochimie et la photocatalyse supportée. En s’appuyant sur des technologies émergentes qui suscitent un intérêt croissant auprès des industriels, ces projets renforcent l’équipe dans ses axes de recherches phares tels que la chimie durable et la génération de diversité moléculaire. Cette activité a été soutenue par plusieurs financements (AAP Carnot 2021 et 2022, Sanofi Itech Awards 2022) et plusieurs projets collaboratifs impliquant la plateforme ParisFLOWTech (PSL) et des partenaires industriels ont été menés.

Thème 3. Projets pluridisciplinaires
L’équipe est également impliquée dans des projets pluridisciplinaires collaboratifs. En particulier, un projet financé par un contrat européen (MicroFlusa) dédié à la préparation de mousses possédant des pores de taille micrométrique a été mené. La synthèse de nouveaux surfactants combinée à l’utilisation d’outils microfluidiques a ainsi permis d’accéder à des mousses solides 3D monodisperses.
D’autre part, des projets en lien avec la synthèse, la caractérisation et l’application de macromolécules possédant des propriétés innovantes ont également été réalisés. Des travaux menés en commun avec l’équipe de « Chimie et Design Macromoléculaire (CDM) » ont notamment pour objectif d’identifier et d’étudier des réactions covalentes réversibles pouvant être transposées dans des matrices polymériques afin d’obtenir des matériaux possédant des propriétés dynamiques. A titre d’exemple, un hydrogel auto-réparant et injectable a pu être obtenu en exploitant une réaction d’échange originale. Une collaboration avec Saint-Gobain a également été initiée autour de la synthèse de polymères silylés dynamiques pour des matériaux de construction. La création de l’unité C3M a permis d’élargir le champ d’expertise de l’équipe CMC tout en préservant ses activités spécifiques en chimie moléculaire et en catalyse.