Lever le voile sur le méthylaluminoxane grâce à la RMN du solide à très haut champ
Une avancée majeure vient d’être publiée dans le domaine de la catalyse : une étude d’envergure, parue dans Angewandte Chemie International Edition, révèle des éléments déterminants sur la structure moléculaire et la réactivité du méthylaluminoxane (MAO), un co-catalyseur central en polymérisation. Intitulée « Evidence for Methylaluminoxane (MAO) Molecular Structure and Reactivity from Ultrahigh Magnetic Field 27Al MAS NMR Spectroscopy Combined with DFT Calculations », cette publication associe des données de RMN à très haut champ magnétique à des calculs DFT pour lever le voile sur la nature du MAO. Une contribution majeure portée par une équipe internationale impliquant notamment des chercheurs de l’Institut de Recherche de Chimie Paris.
Un activateur clé pour la production des polyoléfines. Le méthylaluminoxane (MAO), découvert de manière fortuite dans les années 1970, a transformé la production industrielle de polyoléfines comme le polyéthylène ou le polypropylène. Utilisé comme co-catalyseur en combinaison avec des complexes de métaux de transition, il joue un rôle essentiel dans l’activation des catalyseurs de polymérisation. Si son efficacité est reconnue et ses modes d’action globalement bien compris, sa structure moléculaire exacte reste pourtant mystérieuse depuis plus de 50 ans, en dépit des nombreuses tentatives d’élucidation par les techniques d’analyse classiques.
Une percée scientifique grâce à la RMN à très haut champ. Pour lever ces verrous, une équipe franco-américaine de chimistes issus des laboratoires Institut de Recherche de Chimie Paris (Chimie ParisTech-PSL/CNRS), UCCS, C2PM et de la State University of New York a combiné des approches expérimentales et théoriques : spectroscopie RMN du solide à très haut champ, études de réactivité et modélisation par calculs DFT. Grâce aux équipements de pointe de l’infrastructure de recherche INFRANALYTICS (CNRS FR2054) – notamment le spectromètre RMN 1,2 GHz situé à Villeneuve d’Ascq – les chercheurs ont réussi à cartographier les différents types de sites aluminiques présents dans le MAO. Mieux encore : ils ont pu localiser le site réactionnel clé impliqué dans l’activation des catalyseurs.
Vers des catalyseurs plus performants et plus durables. Ces travaux offrent de nouvelles perspectives pour comprendre plus finement les systèmes catalytiques actuels et imaginer de nouveaux activateurs plus efficaces. À terme, ces avancées pourraient contribuer à rendre la production industrielle de polymères plus sobre en énergie et en ressources, dans une logique de chimie plus durable.
Illustration : Spectromètre RMN 1200 MHz © Alexandre CAFFIAUX – Université de Lille
Référence de l’article scientifique : Kai C. Szeto, Mostafa Taoufik, Franck Fayon, David Gajan, Eva Zurek, Jochen Autschbach, Julien Trebosc, Laurent Delevoye, Régis Michaël Gauvin, Angew. Chem. Int. Ed. 2025, e202508409, https://doi.org/10.1002/anie.202508409 (open access)