Préparation, caractérisation et propriétés catalytiques des polyoxométallates de type keggin a base de molybdène dans la réaction d'oxydation de la cyclohexanone

Abstract

Une synthèse verte de l’acide adipique (AA) a été réalisée via l'oxydation de la cyclohexanone à 90 ° C, en présence de peroxyde d'hydrogène (30%) et sans solvant en utilisant les polyoxométallates de type Keggin. Les matériaux testés sont de formules NH4APMo12O40 (An+ = Sb3 +, Bi3+ ou Sn2+), CsAPMo12O40 (An+ : Sn2+, Co2+, Sb3+ et Mn2+) et Cs3-2xSnxPMo12O40 (x= 0,25 ; 0,5 ; 0,75 et 1). Ces derniers ont été préparés et caractérisés par différentes techniques d’analyses physico-chimiques (IR, RMN 31P et 133Cs, ICP, DRX, BET, ATD-ATG et adsorption de pyridine). L’acide adipique et les sous-produits de la réaction dont les acides glutarique et succinique, le butane-1,3-diol et l’ε-caprolactone, ont été identifiés et quantifiés par HPLC. Les substrats utilisés sont la cyclohexanone, le cyclohexanol et le mélange des deux substrats. Quelle que soit la composition du catalyseur, l'oxydation de la cétone favorise la formation de l'acide adipique, contrairement à l'oxydation de l'alcool qui favorise celles des produits non identifiés. Les catalyseurs à base d’étain de formules CsSnPMo12O40, Cs2Sn0,5PMo12O40 NH4SnPMo12O40 et HSnPMo12O40 sont les plus efficaces vis-à-vis de la formation de l’AA avec 50, 55, 56 et 59% de rendement respectivement dans l’oxydation de la cyclohexanone après 20h de réaction. L’analyse par RMN 31P après réaction de ces catalyseurs montre qu'ils ya conservation de la structure de Keggin contrairement aux autres polyoxométallates. Les polyoxométallates à base d’étain peuvent être réutilisés au moins trois fois 20h de réaction, sans régénération. A partir des différents tests catalytiques et des données RMN 31P, des voies de réaction ont été proposées. Les espèces actives pourraient être des peroxo-polyoxométallates