De ligands NHCs prochiraux à des complexes métal-NHC énantiopurs : nouvelles perspectives pour la catalyse asymétrique

From prochiral N-heterocyclic carbenes (NHC) to optically pure NHC-metal complexes : new opportunities in asymetric catalysis

• Auteur / Autrice : Lingyu Kong
• Direction : Hervé Clavier, Didier Nuel
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Sciences Chimiques
• Date : Soutenance le 05/11/2019
• Etablissement(s) : Aix-Marseille
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences Chimiques (Marseille ; 1996-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Institut des sciences moléculaires de Marseille (ISM2)
• Jury : Président / Présidente : Ling Peng
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Hani Amouri
• Jury : Rapporteur / Rapporteuse : Vincent César, Véronique Michelet

Mots clés

Mots clés contrôlés

Palladium

Chimie des composés hétérocycliques

Catalyse asymétrique

Chiralité

Mots clés libres

Chiralité

Catalyse asymétrique

Carbène N-Hétérocyclique

Complexes métalliques

Palladium

Séparation chirale

Chirality

Asymmetric catalysis

N-Heterocyclic carbene

Transition metals

Palladium

Chiral resolution

Résumé

Les carbènes N-hétérocycliques (NHC) sont connus pour être de bons ligands des métaux de transition (TM). Dans ce manuscrit, le premier chapitre est consacré une présentation non exhaustive des différentes approches qui ont été utilisées dans la littérature pour le design de NHCs chiraux efficaces en catalyse enantiosélective. Au début du deuxième chapitre, le nouveau concept est présenté. Celui-ci repose sur la formation d’un axe de chiralité qui est créé lors de la coordination du ligand NHC à un métal de transition. Ce chapitre est consacré à la synthèse de complexes possédant une symétrie C1. Différents sels d’imidazolium, précurseurs des NHCs, ont été synthétisés et utilisé pour former des complexes palladium. Ils ont été sous forme énantiopure par HPLC chirale à l’échelle préparative. Ces complexes ont fait l’objet d’études concernant leurs propriétés chiroptiques et leurs barrières de rotation avant d’être testé en catalyse. Le concept a été ensuite étendu pour la synthèse de complexes d’or et de cuivre. Ces derniers se sont avérés être intéressants car non seulement ils ont permis d’obtenir de bons excès énantiomériques en catalyse mais leurs utilisations comme agent de transfert de ligands NHC a permis de proposer un mécanisme pour le procédé de transmétallation. Le troisième chapitre fait état des travaux qui ont été réalisés sur la préparation de complexes chiraux NHC-TM possédant une symétrie C2. Différents sels d’imidazolium symétriques ont été synthétisés et utilisés pour former des complexes de palladium. Les versions homochirales de ces complexes se sont avérées être d’excellents catalyseurs chiraux pour la réaction l’α-arylation d’amides (jusqu’à 98% ee)

N-heterocyclic carbenes (NHC) are recognized to be excellent ligands towards transition metals ™. In this manuscript, the first chapter is dedicated to a non-exhaustive presentation of the various approaches of the literature which have been used to design chiral NHCs efficient in enantioselective catalysis. As a prelude of the second chapter, the new concept lies on the formation of an axis of chirality during the coordination between the NHC ligand and the transition metal. This chapter is dedicated to the synthesis of complexes with a C1 symmetry. Various imidazolium salts, have been synthesized and then used to generate palladium complexes. These complexes have been obtained in a enantiopurically form thanks to a chiral HLPC resolution at a preparative scale. These homochiral complexes were firstly subjected to studies aiming the investigation of their chiroptic properties and the determination of their rotation barriers values. The concept was then successfully extended to the synthesis of gold- and copper-based complexes. Homochiral copper-NHC complexes were found of particular importance since their applications in catalysis allowed to reach good enantioinductions and as NHC transfer reagents brought some experimental proofs on the transmetalation process. The third chapter disclosed the works that have been done on the preparation of heterochiral NHC-TM complexes possessing a C2 symmetry. Various symmetric imidazolium salts have been synthesized and then used to form the corresponding palladium-based complexes. Homochiral complexes were found displaying good activities for α-arylation of amides and excellent enantioselectivities (up to 98% ee)