Le phosphate naturel modifié au vanadium : un nouveau catalyseur pour l’oxydation des cycloalcanones et des α-cétols en présence de l’oxygène moléculaire

RésuméDans ce travail, nous avons mis en œuvre des réactions de coupure oxydante catalytique des liaisons C-C de cycloalcanones et des α-cétols, en présence de phosphate naturel (PN) du type fluoroapatite, Ca10(PO4)6F2, et du dioxygène. L’objectif recherché consistait à trouver un système hétérogène alternatif propre et efficace à l’oxydation industrielle de la cyclohexanone en acide adipique par l’acide nitrique. La modification du PN par le vanadium aboutit à la préparation d’un nouveau catalyseur noté V/PN. Ce dernier a été caractérisé par : DRX, IRTF, MEB et BET. Il apparaît que le vanadium est bien dispersé à la surface du PN. En utilisant la 2-méthylcyclohexanone comme substrat modèle, nous avons optimisé les conditions opératoires afin de rendre le système ‘V/PN/O2’ plus performant. L’étude comparative entre les deux systèmes ‘PN/O2’ et ‘V/PN/O2’ montre que ce dernier est plus actif. Enfin, le système ‘V/PN/O2’ a été recyclé mais un lessivage faible du vanadium a été observé au premier cycle.

In this work, we have studied the catalytic oxidative cleavage of C-C bonds of cycloalkanones and α-ketols, in the presence of natural phosphate (NP) type fluorapatite, Ca10(PO4)6F2, and dioxygen. The aim was to find a heterogeneous system clean and efficient alternative to the industrial oxidation of cyclohexanone to adipic acid with nitric acid. The modification of the NP by vanadium leads to the preparation of a new catalyst V/PN. The latter was characterized by: XRD, FTIR, SEM and BET. It appears that vanadium is well dispersed on the surface of the NP. Using 2-methylcyclohexanone as model substrate, we optimized the conditions of reaction in order to make the system ‘V/PN/O2’ more performance. The comparative study between the two catalytic systems ‘PN/O2’ and ‘V/PN/O2’ shows that the latter is more active. Finally, the system ‘V/PN/O2’ has been recycled but low leaching of vanadium was observed in the first use of the catalyst.