Les complexes cationiques du gallium(III) et de l’indium(III) : de nouveaux outils pour la synthèse organique

Cationic complexes of gallium(III) and indium(III) : new tools for organic synthesis

• Auteur / Autrice : Bastien Michelet
• Direction : Vincent Gandon
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Chimie
• Date : Soutenance le 06/10/2015
• Etablissement(s) : Université Paris-Saclay (ComUE)
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences chimiques : molécules, matériaux, instrumentation et biosystèmes (Orsay, Essonne ; 2015-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Institut de chimie moléculaire et des matériaux d’Orsay (Orsay, Essonne ; 2006-....)
• Partenaire(s) de recherche : établissement opérateur d'inscription : Université Paris-Sud (1970-2019)
• Jury : Président / Présidente : Christophe Meyer
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Vincent Gandon, Christophe Meyer, François-Xavier Felpin, Meike Niggemann, Guillaume Vincent, Christophe Bour
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Christophe Meyer, François-Xavier Felpin

Mots clés

Mots clés contrôlés

Lewis, Acides de

Catalyse homogène

Indium -- Composés organiques

Gallium -- Composés organiques

Mots clés libres

Gallium

Indium

Acide de Lewis

Catalyse

Friedel-Crafts

Hydrogénation

Gallium

Indium

Lewis acid

Catalysis

Friedel-Crafts

Hydrogenation

Résumé

Des complexes NHC du gallium(III) et de l’indium(III) ont été préparés. Ces composés, simples à synthétiser, se sont révélés être beaucoup plus stables que les sels commerciaux de type MX₃ (M = Ga, In ; X = Cl, Br, I). Ces complexes, une fois activés par AgSbF₆, présentent un fort caractère acide de Lewis. [IPr-GaCl₂][SbF₆] s’est ainsi montré très actif en tant qu’acide de Lewis π et a été utilisé comme catalyseur dans différentes réactions impliquant l’activation de fonctions carbonées insaturées. Il a ainsi permis d’effectuer des hydroarylations inter- et intramoléculaires d’alcynes, d’alcènes et d’allènes. La généralité de cette transformation a pu être démontrée dans une réaction tandem de cycloisomérisation/Friedel-Crafts entre un arényne et un nucléophile aromatique. La capacité des complexes cationiques de gallium et d’indium à activer des alcènes a également pu être mise à profit pour la réduction de dérivés styréniques en présence de cyclohexa-1,4-diène comme source d’hydrogène. Et parce que ces complexes permettent la génération de dérivés du styrène par hydroarylation d’alcynes, une cyclisation réductrice d’arénynes sans précédent a pu être développée. Enfin le complexe [IPr-GaCl₂][SbF₆] a été utilisé dans des réaction impliquant l’eau en tant que réactif. Quelques alcynes ont ainsi pu être hydratés et des esters γ,δ-insaturés ont été transformés en lactones. En résumé, nos complexes cationiques de gallium et d’indium peuvent être utilisés dans des réactions généralement considérées comme relevant du domaine des métaux de transition nobles (Au, Pt, Ru…).

NHC complexes of gallium(III) and indium(III) have been prepared. These compounds, easy to synthesize, proved to be much more stable than the commercially-available salts MX₃ (M = Ga, In ; X = Cl, Br, I). These complexes, once activated by AgSbF₆, show a strong Lewis acid character. For instance, [IPr-GaCl₂][SbF₆] showed a high activity as π-Lewis acid and was used as catalyst in several reactions triggered by the activation of unsaturated C-C bonds such as inter- and intramolecular hydroarylations of alkynes, alkenes and allenes. The versatility of this transformation was demonstrated in a cycloisomerization/Friedel-Crafts tandem reaction between an arenyne and an aromatic nucleophile. The ability of cationic complexes of gallium and indium to activate alkenes was also used for the reduction of styrene derivatives with 1,4-cyclohexadiene as hydrogen source. Also, because these complexes are able to generate styrene derivatives by hydroarylation of alkynes, an unprecedented reductive cyclization of arenynes could be developped. Moreover, [IPr-GaCl₂][SbF₆] was used in reactions involving water as reagent. Several alkynes were hydrated and γ,δ-unsaturated esters were transformed into lactones. In summary, our cationic complexes of gallium and indium can be used in reactions generally catalyzed by noble metals (Au, Pt, Ru…).