Couplages croisés catalysés au cobalt entre des arylzinciques et divers substrats électrophiles

Cobalt-catalyzed cross-coupling reactions of arylzinc reagents with various electrophilic substrates

• Auteur / Autrice : Alice Rérat
• Direction : Corinne Gosmini
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Chimie
• Date : Soutenance le 19/10/2016
• 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 : Laboratoire de Chimie Moléculaire (Palaiseau ; 2014-....) - Laboratoire de chimie moléculaire
• Partenaire(s) de recherche : établissement opérateur d'inscription : École polytechnique (Palaiseau, Essonne ; 1795-....)
• Jury : Président / Présidente : Francine Agbossou-Niedercorn
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Corinne Gosmini, Alejandro Perez Luna, Jean-François Poisson, Emmanuel Magnier, Marc Mauduit

Mots clés

Mots clés contrôlés

Zinc

Cétones

Composés organométalliques

Cobalt

Catalyse

Mots clés libres

Catalyse

Cobalt

Arylzincique

Couplage croisé

Cétone

Biaryle

Catalysis

Cobalt

Arylzinc

Cross-Coupling

Ketone

Biaryl

Résumé

Ce travail de thèse présente de nouvelles réactions catalysées au cobalt de couplages croisés entre un arylzincique et divers électrophiles. Après une introduction générale sur la catalyse au cobalt et les arylzinciques, le premier chapitre est consacré à la formation de biaryles cétones. La réaction entre un arylzincique et le chloroformiate d’éthyle en présence du bromure de cobalt et du ligand bipyridine conduit à la formation de biaryles cétones symétriques avec de très bons rendements dans des conditions simples. Il a été démontré que ce chloroformiate d’éthyle se décompose en monoxyde de carbone au cours de la réaction. Les premiers essais pour étendre cette méthode à la synthèse de biaryles asymétriques sont également décrits à partir d’arylzinciques et de diverses molécules carbonylées. Le deuxième chapitre est quant à lui porté sur le couplage de Negishi entre un arylzincique et un bromure d’aryle ou unchlorure d’hétéroaryle. L’avantage de cette méthode est que le cobalt présent pour former l’arylzincique sert également à former le biaryle, il n’y a donc pas ajout d’un autre catalyseur dans la seconde étape de la réaction. Les premiers résultats obtenus pour la formation de biaryles sont encourageants mais ont besoin d’être approfondis. Une méthode similaire a été utilisée pour la synthèse de nouvelles molécules à fluorescence retardée pour obtenir des diodes électro luminescentes organiques de troisième génération. Le troisième chapitre décrit la réaction catalysée au cobalt entre un arylzincique et des sources électrophiles de soufre, les sels de Bunte. Cependant, ces sulfures d’aryles s’oxydent facilement dans le milieu réactionnel et donnent des sulfoxydes et des sulfones, ce qui limite l’utilisation de cette méthode. Enfin, le dernier chapitre est consacré à des travaux préliminaires sur la trifluorométhylation d’aryl zinciques à partir de sources électrophiles ou nucléophiles trifluorométhylées.

This thesis presents new cobaltcatalyzed cross-coupling reactions between arylzinc derivatives and various electrophilic reagents. After a general introduction on cobalt-catalysis and arylzinc compounds, the first chapter is dealing with the formation of diaryl ketones. Reaction between arylzinc bromides and ethyl chloroformate in presence of cobalt bromide and bipyridine ligand leads to the formation of symmetrical diaryl ketones with very good yields under simple conditions. It has been shown that ethyl chloroformate decomposes into carbon monoxide during the reaction. First attempts to extend this method to the synthesis of unsymetrical diaryl ketones are also described from arylzinc bromides and various carbonyl containing substrates. As for the second chapter, it is focused on the Negishi coupling between arylzinc bromides and an aryl bromide or an heteroaryl chloride. The advantage of this method is that the cobalt used to form the arylzinc bromide also serves to form the biaryl, hence there is no addition of another catalyst in the second step of the reaction. Results about the formation of biaryls are promising, but this reaction needs to be thorough. A similar methodology was used for the synthesis of new delayed fluorescence molecules to obtain highly efficient organic light emitting diodes. The third chapter describes the cobalt-catalyzed reaction between an arylzinc bromide and an electrophilic source of sulfur, a Bunte salt. However, these aryl sulfides can be easily oxidized in the reaction mixture and give sulfoxides and sulfones, which limit the use of this method. Finally, the last chapter is about preliminary works on the trifluoromethylation of arylzinc bromides from electrophilic or nucleophilic trifluoromethyl sources.