Réaction d'hydroamination régiosélective catalysée par des sels de lithium ou par des complexes d'yttrium, de zirconium ou d'hafnium

Regioselective hydroamination reaction catalyzed by lithium salts or complexes of yttrium, zirconium or hafnium

• Auteur / Autrice : Stephane Germain
• Direction : Jérôme Hannedouche
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Chimie organique
• Date : Soutenance le 31/10/2014
• Etablissement(s) : Paris 11
• Ecole(s) doctorale(s) : Ecole doctorale Chimie de Paris-Sud (Orsay, Essonne ; 2006-2015)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Institut de chimie moléculaire et des matériaux d’Orsay (Orsay, Essonne ; 2006-....)
• Jury : Président / Présidente : Cyrille Kouklovsky
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Jérôme Hannedouche, Cyrille Kouklovsky, Audrey Auffrant, Yann Sarazin, Serge Thorimbert, Emmanuelle Schulz
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Audrey Auffrant, Yann Sarazin

Mots clés

Mots clés contrôlés

Yttrium

Amines hétérocycliques

Amination

Catalyse homogène

Mots clés libres

Catalyse

Hydroamination

Cinétique

N-hétérocycle

Aminoalcènes

Yttrium

Zirconium

Hafnium

Lithium

Catalysis

Hydroamination

Kinetic

N-heterocycle

Aminoalkenes

Yttrium

Zirconium

Hafnium

Lithium

Résumé

L’addition d’une liaison N-H sur une double liaison carbone-carbone, nommée réaction d’hydroamination (HA), constitue une voie efficace pour accéder à la formation de composés azotés à partir de précurseurs simples en une seule étape. Des progrès considérables ont été réalisés au cours de ces dernières années dans l’élaboration de systèmes catalytiques efficaces pour cette réaction d’intérêt sur des alcènes. Malgré tout de nombreux défis subsistent car peu de catalyseurs disposent d’un large champ d’application ou encore ils sont limités dans la catalyse de la version intermoléculaire de la réaction à la fois moins favorisée cinétiquement comme thermodynamiquement. Au cours de ces travaux le mécanisme réactionnel, d’activation de la réaction d’HA intramoléculaire, par un complexe d’yttrium a pu être déterminé suite à une étude cinétique. Cette dernière a permis de mesurer un ordre partiel en catalyseur de 1 et un ordre inverse en substrat. D’autre part, le potentiel dans la réaction d’HA de plusieurs systèmes catalytiques basés sur différents groupes de métaux a été évalué. Des complexes pinces tridentes de zirconium ou de hafnium sous forme neutre comme sous forme cationique ont montré de bonnes activités dans la réaction de cyclisation de plusieurs aminoalcènes comportant des amines primaires ou secondaires. L’utilisation d’un complexe d’yttrium a permis d’accéder à une large gamme d’arylethylamines de manière totalement régiospécifique par catalyse de la réaction intermoléculaire d’HA entre des amines secondaires faiblement encombrées et des dérivés du styrène. Ce faisant une étude structure-activité a été conduite mettant à jour une activité remarquable du complexe d’yttrium dans la réaction d’HA intermoléculaire sur la 2-vinylpyridine, ce qui a également permis de montrer une application en procédure tandem de double hydroamination. Enfin une procédure simple de catalyse de la réaction d’HA intermoléculaire sur des dérivés du styrène a pu être mise au point suite à l’utilisation d’un sel de lithium actif à température ambiante.

The addition reaction of an amine across a carbon-carbon double bond, the so-called hydroamination reaction, is one of the most efficient method for the formation of value-added nitrogen-containing compounds. During the last decade, the interest of the scientific community has led to the development of a large number of efficient catalysts for this transformation. Nevertheless many challenges remain. Indeed only a few of the reported catalysts have a wide range of applications or possess good activities in the field of the intermolecular version of the reaction, less favored both kinetically and thermodynamically. In these work the mechanism of intramolecular HA reaction catalyzed by an yttrium complex has been determined by a kinetic study. During the latter a partial order of 1 for the catalyst and a reverse order in substrate were measured. The potential in the HA reaction of several catalytic systems based on different metals was evaluated. Tridentate complexes of zirconium or hafnium in their neutral or cationic form showed good activity in the cyclization reaction of several aminoalkenes bearing primary or secondary amines. The use of an yttrium complex allowed a regiospecific access to wide range of arylethylamines by catalysis of the intermolecular HA reaction between weakly hindered secondary amines and styrene derivatives. A structure-activity study was conducted pointing the noteworthy activity of the yttrium complex in the intermolecular HA reaction with 2-vinylpyridine, which also allowed an application in a tandem di-hydroamination reaction. Finally, a simple procedure for catalyzing the intermolecular HA reaction of styrene derivatives has been developed by using a lithium salt active at room temperature.