Fonctionnalisation de liaisons C-H catalysées par des complexes Ru(II) : catalyse dans l'eau

Ruthenium (II) catalyzed functionalization of C-H bonds : catalysis in water

• Auteur / Autrice : Percia Beatrice Arockiam
• Direction : Christian Bruneau
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : chimie
• Date : Soutenance en 2012
• Etablissement(s) : Rennes 1
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences de la matière (Rennes1996-2016)
• Partenaire(s) de recherche : Autre partenaire : Université européenne de Bretagne (2007-2016)

Mots clés

Mots clés contrôlés

Catalyseurs au ruthénium

Liaisons carbone-hydrogène

Résumé

Dans cette thèse, nous avons démontré que le complexe Ru(CO₂R)₂(p-cymene) généré in situ à partir de [RuCl₂(p-cymene)]₂ et de KCO₂R était un excellent catalyseur pour l'ortho-fonctionnalisation de liaisons C-H d'arenes contenant un hétérocycle pyridine, oxazoline ou pyrazole. Ces réactions se font à partir de dérivés chlorés généralement peu réactifs et en présence de K₂CO₃ comme base. Les réactions ont été effectuées dans le dimethyl carbonate (DEC) ou dans l'eau comme solvants au lieu de la N-methylpyrrolidone (NMP), le solvant de choix pour ce type de réactions. Il a ainsi été démontré que les catalyseurs sont plus actifs dans l'eau que dans la NMP. Nous avons également mis en évidence un nouveau catalyseur basé sur l'utilisation de [RuH(codyl)₂]BF₄/2KY(KY: KOAc, KOPiv, KPI) dans lequel Y favorise le cleavage initial de la liaison C-H. L'oléfination déshydrogénante de N-aryl pyrazoles par le styrène ou les alkyls acrylates catalysée par le complexe Ru(OAc)₂(p-cymene) en présence d'une quantité catalytique ou stœchiométrique de Cu(OAc)₂H₂O est aussi présentée. Cette réaction s'effectue à l'air et nécessite l'utilisation d'acide acétique comme solvant. Une nouvelle méthode de synthèse du produit d'homocouplage oxydant de la N-phenylpyrazole est également présentée.

In this doctoral thesis, we have shown that Ru(CO₂R)₂(p-cymene) catalyst the insitu generated from [RuCl₂(p-cymene)]₂ and KCO₂R, acts as an excellent catalyst for ortho C-H bond functionalization of arenes containing an heterocycle (pyridine, oxazoline, pyrazole) with unactivated aryl chlorides in the presence of K₂CO₃ as a base. The reactions were performed in diethyl carbonate (DEC) or in water as a solvent instead of N-methylpyrrolidone (NMP), the solvent of choice used in most of ruthenium catalyzed C-H bond transformations. The activity of these catalysts is higher in water than in other organic solvents. We have also disclosed a new catalytic system based on [RuH(codyl)₂]BF₄/2KY(KY: KOAc, KOPiv, KPI) in which the ligand Y promotes the initial cleavage of C-H bonds and the efficiency of this catalytic system depends also on the nature of both substrates involved in the reaction. The directed dehydrogenative alkenylation of N-aryl pyrazoles by styrene and alkyl acrylates catalyzed by Ru(OAc)₂(p-cymene) in the presence of a catalytic or stoichiometric amount of Cu(OAc)₂ H₂O in air is also presented and it is demonstrated that the acetic acid solvent plays a key role. A new method to generate the oxidative homocoupling of N-phenylpyrazole is shown with the Ru(OAc)₂(p-cymene) catalyst.