Petites variations autour de la chimie de l'imidazole et du bore : de la catalyse aux récepteurs d'anions

Slight variations around imidazole and boron chemistry : from catalysis to anion receptors

• Auteur / Autrice : Momar Gaya Toure
• Direction : Jean-Luc Parrain, Olivier Chuzel
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Chimie organique
• Date : Soutenance le 23/10/2013
• Etablissement(s) : Aix-Marseille
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences Chimiques (Marseille ; 1996-....)
• Jury : Président / Présidente : Teodor Silviu Balaban
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Jean-Luc Parrain, Olivier Chuzel, Gilles Alcaraz, Louis Fensterbank, Frédéric Coutrot
• Jury : Rapporteur / Rapporteuse : Gilles Alcaraz, Louis Fensterbank

Mots clés

Mots clés contrôlés

Composés macrocycliques

Activation (chimie)

Lewis, Acides de

Boranes

Carbènes N-hétérocycliques

Mots clés libres

Complexes bifonctionnels

NHC-borane

Acide de Lewis

Activation de liaisons B-H

Calculs DFT

Récepteurs d’anions

Boronium

Macrocycle

Bifunctional complexes

NHC-borane

Lewis acid

B-H bond activation

DFT calculation

Anion receptors

Boronium

Macrocycle

Résumé

La conception et l’élaboration de nouveaux ligands en chimie organométallique évoluent vers le design de ligands multifonctionnels afin d’augmenter l'affinité ligand/métal/substrat et de mimer les catalyseurs de la nature comme les enzymes, en activant de manière synergique les différents partenaires de la réaction. Il existe dans la littérature très peu d’exemples de complexes organométalliques présentant une fonctionnalité acide de Lewis. Dans notre étude, nous avons opté pour l’utilisation d’un atome de bore trivalent pendant. Malgré la forte utilisation des dérivés du bore en catalyse acide de Lewis pour l’activation de divers électrophiles, la conception de tels ligands ambiphiles, pour des complexes organométalliques, a été peu décrite et la réactivité peu étudiée. Ce travail a donc pour but d’explorer et de valider la viabilité de leurs préparations et de leurs utilisations.La première partie de ces travaux a été consacrée au développement de nouveaux complexes bifonctionnels métal/NHC/ester boronique pendant de Pd(II), Rh(I), Ru(II), Au(I) et Cu(I) et leurs applications en catalyse, afin d’accéder à de nouveaux modes d’activation de petites molécules.Dans la deuxième partie, un nouveau mode d’activation efficace de la liaison B-H des carbènes boranes incorporant un bras allylique ou homoallylique par des complexes de rhodium pour accéder à une famille de NHC-boranes cycliques énantioenrichis a été développé.Enfin, la troisième partie constitue la synthèse des travaux sur deux nouvelles familles de cations boronium macrocycliques et leurs applications dans la reconnaissance des anions.

Conception and elaboration of new ligands in organometallic chemistry evolved towards the design of multi-functional shape to increase the affinity ligand/metal/substrate to mimic nature’s catalysts, and to promote, in most cases, an increasing reactivity and selectivity in the catalytic process. Despite the significant development of N-heterocyclic carbene (NHC) ligands in organometallic chemistry since the last decade, complexes bearing pendant trivalent boron derivatives were so far overlooked.In this context, bifunctional ligands containing NHC and boron moieties have been developed and the corresponding Ag(I), Pd(II), Rh(I), Cu(I) and Ru(II) complexes were designed and prepared for a synergistic activation of both reaction partners by the metal center and the pendant Lewis acidic boron atom.During this work, B−H bond activation of NHC-boranes by a diphosphane-ligated cationic Rh complex was applied in an unprecedented intramolecular enantioselective hydroboration of simple olefins. This study led to a library of enantioenriched cyclic boranes in high yields (up to 94%) with high regio- (up to 100%) and enantioselectivities (er up to 99.2:0.8).As part of this work, new boronium macrocycles were synthesized in high yields and their anion binding ability was evaluated by fluorimetric and 1H NMR titration. These new macrocycles display high binding affinity for halides and oxoanions in the solid state, in solution and in the gas phase.