Isosorbide - Définition

Propriétés physico-chimiques

Propriétés chimiques

La molécule d’isosorbide est constituée de deux cycles tétrahydrofuranes fusionnés et de deux groupements alcools substitués en position 2 et 5 respectivement en exo et en endo (voir figure de droite). Sa formule brute est C₆H₁₀O₄ et il a deux isomères : l’isomannide et l’isoidide. Ces trois isomères diffèrent par la configuration relative de leurs groupes hydroxyles. L’isosorbide est le diol le plus étudié car il est le plus accessible. La chiralité de l’isosorbide influe sur sa réactivité. En effet, le groupement hydroxyle endo en position 5 peut former une liaison hydrogène avec l’oxygène du cycle adjacent (voir figure de gauche). Cette liaison intra-moléculaire tend à accroître la nucléophilie de l’oxygène O-5 et donc sa réactivité. A l’inverse, l’encombrement stérique provoqué par cette même liaison tend à diminuer la réactivité. Ainsi, les conditions expérimentales qui tendront à diminuer la force de la liaison hydrogène favoriseront plutôt des réactions en position 2. Inversement, les conditions ne perturbant pas la liaison intra-moléculaire favoriseront la sélectivité en position 5.

Propriétés physiques

L’isosorbide est un solide blanc soluble dans l’eau, les alcools et les cétones et presque insoluble dans les hydrocarbures, les éthers et les esters.

L’isosorbide est très hygroscopique, c'est-à-dire qu’il a tendance à absorber l’humidité environnementale par absorption ou par adsorption.

L’isosorbide est non-toxique et stable à la chaleur. Cette molécule ne se décompose qu’à partir de 270 °C en l’absence d’oxygène.

Autres propriétés

L’intérêt de l’isosorbide dans les polymères s’explique par la rigidité. apportée par les deux cycles de l’isosorbide qui provoque une augmentation de la température de transition vitreuse (T°g). Cette augmentation engendre une amélioration des propriétés mécaniques du polymère. Il est nécessaire d’utiliser un isosorbide de haute pureté pour ce type d’application (brevet Du Pont.)

Marchés en développement

Polyéthylène isosorbide téréphtalate

Le polyéthylène téréphtalate (PET) est obtenu à partir d’acide téréphtalique et d’éthylène glycol. Le polyéthylène isosorbide téréphtalate est, quant à lui, obtenu par réaction de l’acide téréphtalique avec l’éthylène glycol et l’isosorbide. Dans l’application pour des bouteilles en PET, l’ajout d’isosorbide permet d’augmenter la température de transition vitreuse du PET et donc d’élargir son spectre d’utilisation à d’autres applications comme le remplissage à chaud de bouteilles (jus de fruits, thé…).

Polycarbonates

Les polycarbonates sont issus de la réaction de polycondensation du bisphénol A et d’un carbonate ; l’isosorbide peut substituer le Bisphénol A pour permettre notamment de réduire le phénomène de biréfringence et d’apporter des propriétés physico-chimiques et mécaniques améliorées.

Autres polymères à base d'Isosorbide

L’isosorbide peut entrer dans la composition de nombreux polymères tels que les résines polyesters (polyisosorbidesuccinates), les polyuréthanes et les Polysulfones.… L’isosorbide peut aussi être utilisé comme allongeur de chaîne dans certains types de polyuréthanes et remplacer certains diols comme le butanediol. De par sa nature, diol et cyclique, l’isosorbide peut entrer dans la composition de nombreux polyesters ou copolyesters, pour l'élaboration de matériaux de hautes performances. Le domaine d'applications concerne les composites, revêtements, poudres, articles transparents résistants à la température…

Diesters d'isosorbide

Les diesters d’isosorbide sont obtenus par la double réaction d’estérification de l’isosorbide avec des acides gras de longues chaînes. Ils possèdent d’excellentes propriétés plastifiantes pour le PVC et représentent une nouvelle génération de plastifiants biosourcés pour les PVC flexibles. Aujourd’hui, les principaux plastifiants du PVC sont issus de la famille des phtalates. Le développement de ces diesters d'isosorbide est inclus dans le programme d’innovation ouverte BioHub® et est l’un des lauréats du Prix Pierre Potier 2009 : « Chimie pour un développement durable ».

Diméthylisosorbide

Le diméthylisosorbide (DMI), obtenu par méthylation de l’isosorbide, possède d’excellentes propriétés co-solvantes et hydrotropes. Pour le moment, il est essentiellement utilisé dans des produits cosmétiques et pharmaceutiques (autobronzant, lotion pour la peau, crèmes anti acnéiques,…). Le diméthylisosorbide est fabriqué par les sociétés suivantes : Croda (ArlasolveTM DMI), Dottikon …