TRANSFERT ELECTROCHIMIQUE DE GROUPEMENTS ALLYLIQUES CATALYSE PAR DES COMPLEXES DU NICKEL ET DU PALLADIUM

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Nouvelle cycloisomérisation de diènes-1,6 catalysée par le triflimidure d'étain (IV) (applications à la synthèse de molécules odorantes)

Les gem-diméthyles cyclohexanes substitués constituent des cibles de molécules odorantes. Le développement de méthodes de synthèse efficaces permettant l accès à de nouvelles molécules dérivées de ces structures représente de ce fait un des challenges de la chimie des parfums. Dans ce contexte, la mise au point d un système catalytique permettant la cycloisoémérisation de diènes-1,6 multi substitués de structures carbocycliques à six chaînons a constitué l objectif de ce travail de thèse. L utilisation de superacides de Lewis de type triflates et triflimidures métalliques a permis l mise au point d un système catalytique faisant intervenir en particulier le triflimidure d étain à 5% molaire dans le nitrométhane. La cyclisation, réalisée dans le liquide ionique a permis le recyclage du catalyseur. L utilisation de ce système catalytique a été généralisée à la cycloisoémérisation de divers diènes-1,6 en cyclohexanes correspondants et permet aussi l accès à des structures carbocycliques à sept chaînons et à des - et g-lactones. La méthode a ensuite été appliquée à la synthèse de diverses structures de départ pour permettre l obtention, par dérivation de nouvelles molécules d intérêt potentiel pour la parfumerie. Une étude mécanistique faisant appel à des analyses par RMN a permis de proposer une chélation entre le triflimidure d étain et le diène-1,6 conduisant, après passage par un intermédiaire carbocationique à la cyclisation. Enfin, l incorporation partielle de deutérium a permis de proposer une dernière étape de protoanalyse extra moléculaire.NICE-BU Sciences (060882101) / SudocSudocFranceF

Formation de composés polycycliques par activation de doubles liaisons (applications au domaine des arômes et parfums)

L utilisation de méthodologies de synthèse toujours plus performantes et respectueuses de l environnement est un axe de recherche majeur de la chimie moderne. L apport de la catalyse, avec l utilisation de superacides de Lewis, a permis d améliorer de nombreux processus synthétiques. Nous avons pu développer dans ce manuscrit des réactions de cycloisomérisation de type réaction de Friedel-Crafts qui donnent accès à un ensemble de structures polycycliques intéressantes avec de bons rendements et sélectivités. L utilisation d une quantité catalytique, entre 1 et 10 mol% de Bi(OTf)3, permet l activation d oléfines et d allènes non activés ainsi que de systèmes 1,3-diéniques. Ce type de méthodologie, à économie d atomes maximale, a permis de limiter la formation de sous-produits, le catalyseur pouvant être recyclé et réutilisé sans perte d activité. Des approches intra- et intermoléculaires, des réactions cascades et tandems ainsi qu une étude mécanistique ont été effectuées afin de mieux comprendre la réactivité et ses limitations, et ainsi atteindre une plus large gamme de structures. Les méthodologies développées ont été appliquées au domaine des arômes et parfums pour la synthèse d analogues de la Calone 1951®, de chromanes, d indanes et de tétralines fonctionnalisés, posant les bases de travaux futurs pour une meilleur compréhension des relations structures-odeursEfficient and ecofriendly synthetic methodologies have always constituted an important area of research in modern organic chemistry. Lewis superacid catalysis has contributed in the improvement of many synthetic processes. We have developed some cycloisomerization reactions including Friedel-Crafts type reaction, giving access to a set of interesting polycyclic structures with good yields and selectivities. The use of a catalytic amount of Bi(OTf)3 (1 to 10 mol%), has allowed the activation of olefins, non-activated allenes and of 1,3-dienic systems. This atom economy methodology can prevent the formation of by-products and the catalyst can be recycled without loss of activity. Intra- and intermolecular approaches, tandem and cascades reactions, as well as mechanistic studies were conducted to enable a better understanding of the reactivity and its limitations to reach a wider range of structures. The developed methodologies were applied to the field of flavors and fragrances in the synthesis of Calone 1951® analogues, and for the preparation of chromans, indanes and tetralins type functionalized structures, for a better understanding of the structure/odor relationship.NICE-Bibliotheque electronique (060889901) / SudocSudocFranceF

Electrosynthèse d'esters aryl- et benzylboroniques (aspects mécanistiques)

L utilisation du procédé à anode soluble pour l élaboration d halogénures d aryle polyhalogénés ou fonctionnalisés par des groupements nitrile ou ester carboxylique a été développée en présence de pinacolborane et a permis d obtenir les esters arylboroniques correspondants avec de bonnes sélectivités. La mise au point d une nouvelle voie d électrosynthèse d acides et d esters benzylboroniques basée sur l utilisation de méthodes électrochiliques a permis la boration de substrats benzyliques par divers agents boratants (comme les trialkyl borates ou encore les dialkoxyboranes). Une approche mécanistique de la réaction d électrosynthèse a permis de proposer une réduction des composés organoborés et l évolution vers un produit de couplage par transfert électroniques. Les études mécanistiques ont permis de développer une nouvelle synthèse d acides et d esters aryl- et benzylboroniques par voie conventionnelle mettant en jeu me dérivé halogéné benzylique, le pinacolborane et la triéthylamine dans un système catalytique en magnésium (0). Nous proposons un cycle catalytique pour cette réaction.Functionalized aryl halides using sacrificial process allows the access to the corresponding arylboronic esters with good selectivity. A novel strategy for the one-step synthesis of benzylboronic acids and esters by using and electrochemical methodology is presented. The electrochemical functionalization of benzyl halides by several borating agents has been developed.Mechanistic studies on the elaboration in the presence of trialkyl borates reveal the possibility of the electroreduction of the borating agent followed by an electronic transfer. The studies of the electrolysis of benzyl halides in the presence of pinacolborane consider the electroreduction of benzyl halides to generate in situ organometallic species. These mechanistic considerations led us to develop a new preparation of aryl- and benzylboronic esters involving the halogenated derivative, pinacolborane and triethylamine in a new catalytic system using 10 mol% of magnesium(0). A catalytic cycle is proposed to understand the mechanism.NICE-BU Sciences (060882101) / SudocSudocFranceF

Catalyse par des superacides de Lewis pour l'isomérisation d'époxydes, l'acylation d'oléfines et la réaction de Diels-Alder

L isomérisation d époxydes, l acylation d oléfines et la réaction de Diels-Alder sont des réactions importantes de fonctionnalisation et de transformation de molécules et notamment des dérivés terpéniques. L objectif de ce travail de thèse a consisté en l étude de ces réactions par la catalyse avec des triflates et des triflimidures métalliques, plus acides que les acides de Lewis classiques. L isomérisation d époxydes par des dérivés de Ti (IV) à conduit à la formation sélective de dérivés carbonylés, avec un taux de catalyseur compris entre 1 et 0,1 mol%. L acylation catalytique d oléfines souffre encore, à l heure actuelle, de mauvaises sélectivités et de taux cataleptiques élevés. A l aide de Bi(OTf) ou Fe(OTf) à 1 mol%, il a été possible d acyler des oléfines non activées. Enfin, l étude spécifique de la réaction de Diels-Alder entre le myrcène et la 3-méthyl-3-pentèn-2-one a conduit à sélectionner Cu(OTf) comme catalyseur de cycloaddition avec un taux catalytique de 5 mol%.The isomerization of epoxides, the acylation of olefins and the Diels-Alder reaction ar common and useful reactions for the functionnalization and transformation of organic molecules, especially of terpenes derivatives. The purpose of this work deals with the catalysis of these reactions by metal triflates and triflimidates, more acidic than classical Lewis-Acids. The isomerisation of epoxides with Ti(IV) derivatives gives a high selectivity towards carbonyl compounds with a catalytic load of only 0,1 mol%. The catalytic acylation of olefins suffers in the literature from low selectivities and hign catalyst ratios. We were able to acylate non activated olefins with only 1 mol% of Bi(OTf) or Fe(OTf) . The study of the specific Diels-Alder reaction between myrcene and the 3-methyl-3-penten-2-one led us to select Cu(OTf) as a cycloaddition catalyst.NICE-BU Sciences (060882101) / SudocSudocFranceF

La catalyse par les triflates et triflimidures métalliques (réaction d'allylation de Friedel-Crafts et alkenylation intramoléculaire)

Les composes aromatiques polyfonctionnalisés constituent une importante classe d intermédiaires et peuvent présenter un intérêt non seulement dans le domaine pharmaceutique, mais aussi dans la chimie des arômes et parfums. L objectif de ce travail concerne la mise au point d une méthode catalytique permettant les réactions d allylation de composés aromatiques par réaction de Friedel-Crafts et des réactions de cyclisation intramoléculaire. Les triflates métalliques [M+n(OSO2CF3)n], des acides de Lewis forts, sont considérés comme des superacides de Lewis. L allylation de nombreux composés aromatiques a été développée en utilisant des acétates d allyle comme réactifs. La méthode nécessite un petite quantité d In(OTf)3 (1 % molaire), s effectue à température ambiante et les molécules cibles sont obtenues avec des rendements compris entre 50 et 90 %. La réaction catalytique d allylation sur des dérives phénoliques a aussi été étudiée. Les produits de cyclisation intramoléculaire ont été obtenus avec de bons rendements. Cette même méthode est appliquée dans le cas de réaction de Friedel-Crafts type alkénylation intramoléculaire. Les produits ont été obtenus quantitativement. Une étude complémentaire avec un composé allylique chiral ainsi que d autres réactions ont permis de proposer des mécanismes réactionnels.Aromatic polyfunctionalised compounds constitute an important class of intermediates and may present a wide scope of applications not only in the pharmaceutical field, but also in flavour and fragrance chemistry. The scope of this work was focused on the elaboration of a catalytic system promoting allylation of aromatics compounds by Friedel-Crafts method and intramolecular cyclisation reaction. Trifluoromethanesulfonate catalysts [M+n(OSO2CF3)n] are strong Lewis acids, considered as Lewis superacids . The allylation of various aromatic compounds, using acetates as the allylating agents has been developed. The method requires only a low amount of In(OTf)3 (1 mol%), operate at room temperature and the target molecules are obtained in yields of 50-90%. Allylation reactions with phenol derivatives have also been examined in catalytic reactions. Products involving intramolecular cyclisation are obtained with good yields. The same method is also extended for intramolecular Friedel-Crafts alkenylation reactions. Products are obtained quantitatively. A complementary study with chiral allylic acetate and other experiences led to a proposed reaction mechanism.NICE-BU Sciences (060882101) / SudocSudocFranceF

Oxydation d'époxydes en a-dicetones catalysée par des dérives du bismuth (applications en chimie fine)

L'étude des propriétés du bismuth dans le domaine de l'oxydation de substrats organiques a abouti à la mise au point de nouveaux systèmes oxydants catalytiques. Les travaux principaux ont porté sur la description d'une nouvelle transformation permettant l'oxydation directe d'un époxyde en son dérivé a-dicétone. L'originalité du processus réside dans le mode d'introduction des réactifs sous forme de précurseurs du catalyseur qui sera généré in situ à partir de bismuth métallique et d'additifs. Une étude expérimentale et théorique de la réaction a permis d'aboutir une meilleure compréhension du mécanisme avec une proposition de cycle catalytique. Ce travail a donné lieu à plusieurs applications intéressantes dans le domaine de la chimie fine. Un nouvel accès à plusieurs a-dicétones utilisées dans le domaine de la chimie des arômes a été proposé. Une synthèse originale d'hétérocycles azotés insaturés, les quinoxalines, a été mise au point par une stratégie de couplage oxydant époxydeßène-1,2-diamine.The properties of bismuth compounds in the oxidation of organic substrates have been studied and led to new catalytic oxidative systems. The main topic of this work was directed toward a new transformation involving the direct oxidation of epoxides to a-diketones. An interesting feature of this process is the in situ generation of the catalyst from metallic bismuth and additives. An experimental and theoretical study led to some mechanistic insights with a proposed catalytic cycle. This work has found some applications in fine chemistry. A novel access to various flavouring a-diketones has been proposed. A new synthesis of quinoxaline rings has been described involving the oxidative coupling of epoxides and ene-1,2-diamines.NICE-BU Sciences (060882101) / SudocSudocFranceF

Acides de Lewis comme catalyseurs dans des réactions de macrocyclisation et de fonctionnalisation d'oléfines (applications en chimie des arômes et parfums)

Les composés macrocycliques de la famille des substances à odeur musquée sont des composés clés utilisés dans de nombreux parfums, produits cosmétiques et d entretien. Dans ce contexte, une partie de ce travail de thèse concerne l étude de réactions de macrocyclisation pour la formation de lactones macrocycliques ainsi que la synthèse de nouveaux muscs aliphatiques. Le couplage réductif intramoléculaire de 1, -dialdéhydes et de thiuesters a été étudié par voie électrochimique. D autre part, la cycloisomérisation d acides carboxyliques -insaturés catalysée par des superacides protiques et de Lewis a été examinée. La synthèse d une série d esters aliphatiques a également été réalisée dans le but d examiner les relations structure-odeur régissant l odeur musquée. La deuxième partie de ce travail de thèse concerne l addition de composés soufrés sur des oléfines non activées catalysée par des acides de Lewis dérivés de l indium (III). La méthode développée a permis l accès à de nombreux thioacétates, sulfures et thiols, composés importants en chimie des dérivés de l indium (III). La méthode développée a permis l accès à de nombreux thioacétates, sulfures et thiols, composés importants en chimie des arômes. Le système catalytique mis au point a été appliqué à la thioacétylation de dérivés terpéniques, pour la formation du 1-p-menthèn-8-thiol et de nouvelles structures dérivées du camphène. L addition de thiols sur des dérivés de glycals a également été examinée et nous a conduit à l obtention de thioglycosides 2,3-insaturés par réarrangement de Ferrier. Enfin, une étude mécanistique faisant appel à des analyses par RMN 1H, 13C et 115In ainsi qu à des analyse en pH-métrie a permis de proposer une complexation entre le dérivé de l indium (III) et le composé soufré, selon le concept LBA.NICE-BU Sciences (060882101) / SudocSudocFranceF

Fonctionnalisation de polymères et applications en cosmétique

L alcool polyvinylique a été fonctionnalisé avec des aldéhydes et des acides boroniques dans le but d obtenir des polymères pouvant apporter de la brillance tout en étant solubles dans les formulations de rouges à lèvres ou de vernis à ongles. De bons taux de fonctionnalisation ont été obtenus permettant d avoir une bibliothèque de poly(vinyl acétals) et de poly(vinyl esters boroniques) d une cinquantaine de polymères. Une multi-fonctionnalisation du PVA a été effectuée pour obtenir des polymères alliant ces deux propriétés. Cinq poly(vinyl acétals) ont ainsi permis d apporter une forte brillance à des rouges à lèvres. La E-poly-L-lysine a également été fonctionnalisée avec diverses cétones afin d obtenir de nouvelles poly-4-imidazolidinones. Ces polymères sont prometteurs pour des applications dans des produits cosmétiques tels que des soins. Ils ont également été utilisés en catalyse organique asymétrique.Poly(vinyl alcohol) has been functionalized with aldehydes and boronic acids to obtain polymers with high shining and being soluble in cosmetic formulations as lipsticks or nail polishes. Good grafting rates have been obtained permitting to have a library of about fifty poly(vinyl acetals) and poly(vinyl boronic esters). Multi-functionalization has been developped to obtain polymers having these both properties. Five polymers gave strong shining to lipsticks. E-poly-L-lysine was also functionalized with several ketones to obtain new poly-4-imidazolidinones. These polymers are promising for cosmetic applications as skincare products. They were also used for organocatalysis.NICE-Bibliotheque electronique (060889901) / SudocSudocFranceF

Oxathiolanes a, ß-insaturés comme précurseurs d'hétérodienes dans la réaction de Thio Diels-Alder (synthèse de dihydrothiapyranes)

Les réactions de thio Diels-Alder sont difficiles à mettre en œuvre à cause de l'instabilité des composés thiocarbonylés, particulièrement lorsqu'ils sont a,b-insaturés. Nous avons proposé une nouvelle méthode qui utilise des hétérocycles de type oxathiolane pour éviter l'emploi de dérivés thiocarbonylés. Ce travail se compose de deux parties. Premièrement, la synthèse de ces oxathiolanes à partir de cétones ou d'aldéhydes a,b-insaturés. Les méthodes existantes ne permettaient pas d'achever efficacement et sélectivement cette synthèse. Nous avons développé plusieurs stratégies, notamment avec l'utilisation d'un catalyseur acide supporté. Dans un deuxième temps, nous avons procédé à l'étude de la réaction de thio Diels-Alder entre ces oxathiolanes et des oléfines. Nous avons montré que cette réaction pouvait être réalisée efficacement sur différents substrats. Nous avons également procédé à une étude pour déterminer la nature du mécanisme qui la régit.Thio Diels-Alder reactions are difficult to carry out because of the low stability of the thiocarbonyl derivatives, especially when they are a,b-unsaturated. We have developed a new strategy involving an oxathiolane-type heterocycle as heterodiene equivalent, that avoids the use of thiocarbonyl derivatives. This work in divided in two parts. Firstly, we studied the synthesis of the oxathiolanes from a,b-unsaturated ketones or aldehydes . The reported methods did not allow the efficient and selective synthesis of this type of compounds. We explored different strategies, in particular with the use of supported acid catalysts. In a second part, we have studied the reactivity of oxathiolanes with various olefins in the thio Diels-Alder reaction. We have shown that the reaction could be achieved efficiently with a large series of compounds. We further examined mechanistic aspect of the cyclisation to get a better understanding of this reaction.NICE-BU Sciences (060882101) / SudocSudocFranceF