Phosphines, carbènes N-hétérocycliques (NHCs) et nouveaux précurseurs de NHCs pour la catalyse organique de réactions (macro)moléculaires

• Auteur / Autrice : Maréva Fèvre
• Direction : Daniel Taton
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Polymères
• Date : Soutenance le 29/09/2012
• Etablissement(s) : Bordeaux 1
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale des sciences chimiques (Talence, Gironde ; 1991-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire de Chimie des Polymères Organiques (Bordeaux)
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Antoine Baceiredo, Henri Cramail, Yannick Landais, Karine Miqueu
• Jury : Rapporteur / Rapporteuse : Bernadette Charleux, Holger Frey

Mots clés

Mots clés contrôlés

Azoliums

Carbènes N-hétérocycliques

Macromolécules

Catalyse

Polymérisation

Phosphine

Mots clés libres

Catalyse

Polymérisation

Carbènes N-hétérocycliques

Phosphines

Hydrogénocarbonates d’azolium

Carboxylates d’azolium

Paires de Lewis

Double assistance

Catalysis

Polymerization

N-heterocyclic carbenes

Phosphines

Azolium hydrogen carbonates

Azolium-2-carboxylates

Lewis Pairs

Dual activation

Résumé

Dans ce travail de thèse, plusieurs approches ont été développées pour permettre une utilisation plus variée des carbènes N-hétérocycliques (NHCs) et des phosphines en tant que catalyseurs/activateurs organiques.Les précurseurs de NHCs étudiés dans un premier temps, c'est-à-dire les hydrogénocarbonates d’azolium, peuvent être synthétisés en une seule étape, à l’inverse des NHCs dont la synthèse et l’isolation sont souvent compliquées. Nous avons démontré que ces espèces sont stables à l’air et sont à l’équilibre en solution avec leurs homologues carboxylates d’azolium (adduits NHC-CO2). Leur utilisation permet donc de faciliter la manipulation des NHCs tout en conservant une activité catalytique satisfaisante tant en synthèse moléculaire qu’en chimie des polymères.Des paires de Lewis silane ou borane/NHC ont ensuite été employées afin d’augmenter le potentiel des NHCs pour des réactions “modèles” de chimie (macro)moléculaire par un effet de double assistance (acide/base de Lewis).Enfin, une phosphine commerciale a été utilisée pour catalyser la polymérisation par transfert de groupe des (méth)acrylates d’alkyle de façon “vivante/contrôlée”.

In this thesis work, some points are adressed in order to broaden the scope of the application of N-heterocyclic carbenes (NHCs) as organic catalysts/activators.The novel NHC precursors studied first, i.e. azolium hydrogen carbonates, are synthesized in a one-step undemanding process, in contrast to NHCs whose synthesis and isolation is often a tedious procedure. We then showed that these species are air-stable and are at the equilibrium, in solution, with their azolium-2-carboxylates homologues (NHC-CO2 adducts). The use of such precatalysts thus allows facilitating the manipulation of NHCs, while maintaining an efficient catalytic activity in molecular chemistry as well as in polymer synthesis.We then proposed to use NHCs in conjunction with organic Lewis acids (silanes or boranes) as a possible means to induce a cooperative dual activation mechanism (Lewis acid/base) in order to increase the potential of NHCs for “model” (macro)molecular reactions.Finally, a commercial phosphine was used to trigger the group transfer polymerization of alkyl (meth)acrylates in a “controlled/living” fashion.