Application de la catalyse nucléophile à l’analyse environnementale de composés carbonylés

Titre : Application de la catalyse nucléophile à l’analyse environnementale de composés carbonylés

Laboratoire de rattachement : LGGE

Encadrant : Stéphan Houdier

Téléphone : 04.76.82.42.11

Mots clés : composés carbonylés, dérivation chimique, réactivité, catalyse nucléophile, atmosphère, neige, glace, brouillard, HPLC.

Contexte et objectifs de la mission de stage :

Les composés carbonylés (CC) (aldéhydes et cétones) sont des composés clés de la chimie atmosphérique réactive. Quelque soit la phase atmosphérique envisagée (phase gaz, particules, précipitations), la mesure de ces composés s’effectue le plus souvent par des méthodes dites de dérivation chimique : une partie de l’échantillon collecté est mise en présence d’un réactif chimique qui va réagir spécifiquement avec les composés carbonylés, le ou les produits de la réaction étant ensuite analysés par des techniques chromatographiques (HPLC).

Une méthode utilisant comme réactif la DNSAOA (Figure 1), est actuellement utilisée au laboratoire pour la mesure des CC dans des échantillons aqueux environnementaux (neige, pluie, glace, …). Son principal atout est sa sensibilité mais en raison des très faibles concentrations rencontrées dans ces échantillons, les vitesses de réaction sont assez faibles, ce qui limite cette méthode à l’analyse des CC les plus réactifs. Pour faire face à ce problème de réactivité, nous venons récemment de tester avec succès l’utilisation de l’aniline (Ph-NH2) comme agent catalyseur de la dérivation des CC par la DNSAOA. Dans les conditions optimum (pH, concentration en catalyseur), des gains en terme de vitesse de réaction de l’ordre d’un facteur 100 ont pu être obtenus.

Ces résultats laissent ainsi augurer de la possibilité d’effectuer l’analyse des CC, incluant les moins réactifs d’entre eux (cétones notamment), en des temps très courts (1-10 min) et ce y compris dans les matrices environnementales les moins concentrées (neige polaire par exemple). L’utilisation combinée de la DNSAOA et de tels catalyseurs pour favoriser le piégeage (cartouches imprégnées, chambres à brouillard, …) des CC présents dans la phase gazeuse atmosphérique peut aussi être envisagée et s’avérer un atout essentiel au regard aux méthodes commerciales existantes.

L’objectif de ce stage sera de conforter par une série de tests ciblés les résultats récemment obtenus afin d’appliquer la méthode mise au point à l’analyse d’échantillons d’origines diverses : aérosols, pluie, brouillard, neige, etc. Les premiers essais visant à tester cette approche pour analyser les CC gazeux dans l’atmosphère pourront aussi être envisagés.

Prérequis : Le profil recherché est celui d’un étudiant ayant suivi une formation de base en chimie et si possible ayant reçu un enseignement en chimie analytique. L’étudiant appréciera avant tout le travail de laboratoire mais la participation à des campagnes de terrain pour la collecte de prélèvements environnementaux n’est pas exclue.

Figure 1 : structure de la dansylacetamidooxyamine (DNSAOA)