Academic literature on the topic 'Pickering interfacial catalysis'

A stable water-in-oil Pickering emulsion was fabricated with SO3H-functionalized ionic liquid and surface-modified silica nanoparticles and used for 2,2′-(4-nitrophenyl) dipyrromethane synthesis in a packed-bed microreactor, exhibiting high reaction activity and product selectivity. The compartmentalized water droplets of the Pickering emulsion had an excellent ability to confine the ionic liquid against loss under continuous-flow conditions, and the excellent durability of the catalytic system without a significant decrease in the reaction efficiency and selectivity was achieved. Compared with the reaction performance of a liquid–liquid slug-flow microreactor and batch reactor, the Pickering-emulsion-based catalytic system showed a higher specific interfacial area between the catalytic and reactant phases, benefiting the synthesis of 2,2′-(4-nitrophenyl) dipyrromethane and resulting in a higher yield (90%). This work indicated that an increase in the contact of reactants with catalytic aqueous solution in a Pickering-emulsion-based packed-bed microreactor can greatly enhance the synthetic process of dipyrromethane, giving an excellent yield of products and a short reaction time. It was revealed that Pickering-emulsion-based packed-bed microreactors with the use of ionic liquids as catalysts for interfacial catalysis have great application potential in the process of intensification of organic synthesis.

Novel IL-functionalized amphiphilic Janus chiral salen Ti^IV catalysts behaved as Pickering interfacial catalysts, dramatically accelerating asymmetric sulfoxidation with aq. H₂O₂ in water through the formation of stable Pickering emulsions.

Multi-compartmentalized biphasic proteinosomes were self-assembled using a single-step double Pickering emulsion procedure, and exploited for enzyme-mediated interfacial catalysis, polysaccharide shell templating, and hydrogel functionalization.

Les systèmes biphasiques eau/huile stabilisés par des nanoparticules (NPs) amphiphiles et catalytiques sont à l'origine du concept "Pickering Interfacial Catalysis" (PIC). Favorisant la réaction à l'interface eau/huile grâce à une aire de contact fortement accrue, ces milieux réactionnels micro-dispersés constituent une alternative à l'utilisation de catalyseurs homogènes ou de transfert de phase, difficiles à recycler. La combinaison de NPs amphiphiles à base de polyoxométallates et de silices modifiées par greffages de chaînes aliphatiques et de sites acides a permis de transposer avec succès le concept PIC au clivage oxydant des oléfines pour la synthèse verte de diacides à fort intérêt industriel (e.g. l’acide adipique). En effet, l'association des deux types de NPs a révélé un fort effet synergique non seulement sur les propriétés des émulsions (taille des gouttelettes, stabilité) mais aussi vis-à-vis des performances catalytiques. En particulier, une sélectivité très élevée a été obtenue pour la synthèse de l'acide adipique mettant ainsi en avant la possibilité de réaliser des cascades catalytiques acide-redox à l’interface eau/huile. Au regard des résultats obtenus, nous avons dénommé cette nouvelle application du concept PIC "Pickering Interfacial Cascade Catalysis" (PICC). En associant deux types de NPs catalytiques à l’interface eau/huile, il s’avère ainsi possible de réaliser des cascades catalytiques en milieu biphasique tout en respectant les principes de chimie verte par rapport à l’économie d’atomes et à la séparation du produit de réaction et des NPs catalytiques
Biphasic water/oil systems stabilized by catalytic amphiphilic nanoparticles (NPs) are the origin of the Pickering Interfacial Catalysis (PIC) concept. By favoring the reaction at the water/oil interface driven by an enhanced contact between the phases, these micro-dispersed systems provide an alternative to the use of homogeneous and phase-transfer catalysts, which are hardly recyclable. The combination of amphiphilic NPs based on polyoxometalates and silicas modifed by grafting alkyl chains and acid centers allowed the transposition of the PIC concept to the oxidative cleavage of olefins for the green synthesis of diacids with potential industrial value (e.g. adipic acid). Indeed, the combination of both NPs revealed a strong synergistic effect for Pickering emulsions (droplet size, stability) and the catalytic performance. In particular, very high selectivities were achieved for the synthesis of adipic acid, thus highlighting the possibility of carrying out acid-redox catalytic cascades at the water/oil interface. In light of the results, we termed this new application of the PIC concept as Pickering Interfacial Cascade Catalysis (PICC). By assembling two types of catalytic NPs at the water/oil interface, it is possible to design catalytic cascades in biphasic media while complying with the Green Chemistry principles with respect to atom economy and the separation of the reaction product and the catalytic NPs

Les émulsions sont des systèmes micro-dispersés classiquement stabilisés par des molécules tensioactives. En raison de leur impact potentiellement négatif sur l’environnement, les tensioactifs tendent à être remplacés par des particules colloïdales conduisant ainsi aux émulsions de Pickering. Elles, bénéficient aujourd’hui d’un regain d’intérêt notamment dans le domaine de la catalyse. En effet, l’usage de particules répondant à certains stimuli comme le pH ou la température permet de contrôler le type d’émulsion voire sa déstabilisation, ce qui peut présenter un avantage indéniable en fin de réaction. L’objectif de ce travail était donc de développer de nouveaux systèmes d’émulsions de Pickering à base de particules réactives. Dans un premier temps, nous nous sommes intéressés à deux types de particules polymériques : la poly(4-vinylpyridine) (P4VP), sensible au pH et au sel, et la polyéthylèneimine (PEI), sensible au pH et à la température. Les émulsions ainsi obtenues en présence de différentes huiles ont été caractérisées et les effets du pH, de la température et de l’ajout de sel ont été étudiés démontrant la réversibilité des systèmes sous l’action de ces stimuli. Dans un second temps, des émulsions aux propriétés antibactériennes, antifongiques et antibiofilms ont été élaborées à partir de l’auto-assemblage de cyclodextrines et d’huile phytochimiques par le biais de complexes d’inclusion insolubles. Ces émulsions se sont révélées très efficaces dans la lutte contre les agents pathogènes. Finalement, la catalyse interfaciale de Pickering a été appliquée avec succès en vue de la synthèse des acides adipique et subérique en associant le phosphotungstate de tri(dodécyltriméthylammonium) [C12]3[PW12O40], de la silice greffée avec des groupements alkyles et sulfoniques, C18/C3SO3H@SiO2, et des sels de phosphate acides en tant que co-catalyseurs. Dans les conditions optimales, une conversion quantitative des oléfines associée à des rendements en acide boostés à 70 et 65 % en présence de Na2HPO4 et (C12)H2PO4, respectivement. Ces additifs potentialisent l’auto-assemblage des particules. L’existence de ces systèmes repose sur l’adaptabilité des particules aux environnements particuliers et montre que leurs propriétés physicochimiques peuvent être modulées afin de leur conférer les caractéristiques souhaitées
Emulsions are micro-dispersed systems conventionally stabilized by surface active molecules. Due to their potentially negative impact on the environment, surfactants tend to be replaced by colloidal particles leading to Pickering emulsions. These emulsions are now enjoying a renewed interest, particularly in the field of catalysis. Indeed, the use of particles responding to specific stimuli such as pH or temperature allows to control the type of emulsion or even its destabilization, which can present an undeniable advantage at the end of a reaction. The objective of this work was therefore to develop new Pickering emulsion systems based on reactive particles. First, we focused on two type of polymeric particles, poly(4-vinylpyridine) (P4VP), sensitive to pH and salt, and polyethyleneimine (PEI), sensitive to pH and temperature. The emulsions obtained in the presence of different oils were characterized and the effects of pH, temperature and salt addition were studied demonstrating the reversibility of the systems under the action of these stimuli. In a second step, emulsions with antibacterial, antifungal and antibiofilm properties were elaborated from the self-assembly of cyclodextrins and phytochemical oils through insoluble inclusion complexes. These emulsions proved to be very effective in the fight against pathogens. Finally, Pickering interfacial catalysis was successfully applied to the synthesis of adipic and suberic acids by combining tri(dodecyltrimethylammonium) phosphotungstate [C12]3[PW12O40], silica grafted with alkyl and sulfonic groups, C18/C3SO3H@SiO2, and acidic phosphate salts as co-catalysts. Under optimal conditions, quantitative olefin conversion associated with boosted acid yields to 70 and 65 % in the presence of Na2HPO4 and (C12)H2PO4, respectively. These additives potentiate the particles self-assembly. The existence of these systems relies on the adaptability of the particles to specific environments and show that their physicochemical properties can be tuned to confer the desired characteristics

Dans ce travail, nous nous sommes intéressés à la génération d’oxygène singulet (1O2), un oxydant sélectif permettant d'accéder à de nombreux intermédiaires oxygénés d’intérêt pour la chimie fine, par les polyoxométallates (POMs). Le criblage d’une série de POMs a permis de mettre en évidence pour la première fois, grâce à la détection spécifique de la luminescence infrarouge à 1270 nm, la formation de 1O2 par décomposition du peroxyde d'hydrogène catalysée par des POMs. Plus particulièrement, les polyoxoniobates se sont révélés très performants et ont fait l’objet d’une étude approfondie. Afin de pouvoir appliquer ces systèmes à l’oxydation de substrats hydrophobes, des sels d'alkylammonium ont été préparés, leur conférant ainsi des propriétés amphiphiles permettant d’envisager une catalyse interfaciale. Ainsi, nous avons montré que suivant la nature du solvant, en présence d’eau, des systèmes de microémulsions et d’émulsions de Pickering peuvent être obtenus. Leur intérêt en catalyse d’oxydation a été démontré, illustrant ainsi un nouvel exemple du concept "Pickering Interfacial Catalysis" (PIC) en émulsion. Par ailleurs, nous reportons également, pour la première fois, un nouveau surfactif catalytique équilibré (concept BCS) à base de POMs conduisant à la formation spontanée de systèmes de microémulsion triphasique en présence d'eau et d'huile. Enfin, les émulsions de Pickering catalytiques à base de cyclodextrines (CDs), développées précédemment au laboratoire, ont été reconsidérées sous l'angle de la catalyse interfaciale, ce qui nous a menés à proposer un nouveau concept de nanoparticules hybrides auto-assemblées cœur-écorce (CD@POM)
In this work, we focused on the catalytic generation of singlet oxygen (1O2), a selective oxidant allowing access to many oxygenated intermediates of interest for fine chemistry, by polyoxometalate (POMs). The screening of a series of POMs allowed us to evidence, through the specific detection of the infrared luminescence at 1270 nm, the formation of 1O2 from the decomposition of hydrogen peroxide catalyzed by POMs. More specifically, polyoxoniobates have been proved to be more active, and have been the subject of extensive studies. In order to use these systems for the oxidation of hydrophobic substrates, alkylammonium salts have been prepared, giving them amphiphilic properties to carry out interfacial catalysis. Thus, we have shown that depending on the nature of the solvent, in the presence of water, microemulsion systems and Pickering emulsions can be obtained. Their interest in oxidation catalysis has been demonstrated, illustrating a new example of the "Pickering Interfacial Catalysis" (PIC) concept in emulsion. In addition, we also report, for the first time, a new balanced catalytic surfactant (BCS concept) based on POMs leading to the spontaneous formation of triphasic microemulsion systems in presence of oil and water. Finally, catalytic Pickering emulsions based on cyclodextrins (CDs), previously developed in the laboratory, were reconsidered from the perspective of interfacial catalysis, which led us to propose a new concept of hybrid self-assembled core-shell nanoparticles (CD@POM)

Dans ce travail, nous nous sommes intéressés à la génération d’oxygène singulet (1O2), un oxydant sélectif permettant d'accéder à de nombreux intermédiaires oxygénés d’intérêt pour la chimie fine, par les polyoxométallates (POMs). Le criblage d’une série de POMs a permis de mettre en évidence pour la première fois, grâce à la détection spécifique de la luminescence infrarouge à 1270 nm, la formation de 1O2 par décomposition du peroxyde d'hydrogène catalysée par des POMs. Plus particulièrement, les polyoxoniobates se sont révélés très performants et ont fait l’objet d’une étude approfondie. Afin de pouvoir appliquer ces systèmes à l’oxydation de substrats hydrophobes, des sels d'alkylammonium ont été préparés, leur conférant ainsi des propriétés amphiphiles permettant d’envisager une catalyse interfaciale. Ainsi, nous avons montré que suivant la nature du solvant, en présence d’eau, des systèmes de microémulsions et d’émulsions de Pickering peuvent être obtenus. Leur intérêt en catalyse d’oxydation a été démontré, illustrant ainsi un nouvel exemple du concept "Pickering Interfacial Catalysis" (PIC) en émulsion. Par ailleurs, nous reportons également, pour la première fois, un nouveau surfactif catalytique équilibré (concept BCS) à base de POMs conduisant à la formation spontanée de systèmes de microémulsion triphasique en présence d'eau et d'huile. Enfin, les émulsions de Pickering catalytiques à base de cyclodextrines (CDs), développées précédemment au laboratoire, ont été reconsidérées sous l'angle de la catalyse interfaciale, ce qui nous a menés à proposer un nouveau concept de nanoparticules hybrides auto-assemblées cœur-écorce (CD@POM)
In this work, we focused on the catalytic generation of singlet oxygen (1O2), a selective oxidant allowing access to many oxygenated intermediates of interest for fine chemistry, by polyoxometalate (POMs). The screening of a series of POMs allowed us to evidence, through the specific detection of the infrared luminescence at 1270 nm, the formation of 1O2 from the decomposition of hydrogen peroxide catalyzed by POMs. More specifically, polyoxoniobates have been proved to be more active, and have been the subject of extensive studies. In order to use these systems for the oxidation of hydrophobic substrates, alkylammonium salts have been prepared, giving them amphiphilic properties to carry out interfacial catalysis. Thus, we have shown that depending on the nature of the solvent, in the presence of water, microemulsion systems and Pickering emulsions can be obtained. Their interest in oxidation catalysis has been demonstrated, illustrating a new example of the "Pickering Interfacial Catalysis" (PIC) concept in emulsion. In addition, we also report, for the first time, a new balanced catalytic surfactant (BCS concept) based on POMs leading to the spontaneous formation of triphasic microemulsion systems in presence of oil and water. Finally, catalytic Pickering emulsions based on cyclodextrins (CDs), previously developed in the laboratory, were reconsidered from the perspective of interfacial catalysis, which led us to propose a new concept of hybrid self-assembled core-shell nanoparticles (CD@POM)