Études expérimentales et théoriques de mécanismes de réactions non catalysées par des métaux de transition et catalysées au cuivre

Experimental and theoretical mechanistic studies of transition-metal free and copper-catalyzed reactions

• Auteur / Autrice : Indira Fabre
• Direction : Laurence Grimaud, Ilaria Ciofini
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Chimie physique
• Date : Soutenance le 10/07/2017
• Etablissement(s) : Paris Sciences et Lettres (ComUE)
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Chimie physique et chimie analytique de Paris Centre (Paris ; 2000-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Processus d'activation sélectif par transfert d'énergie uni-électronique ou radiatif (Paris ; 1998-....)
• Partenaire(s) de recherche : établissement de préparation de la thèse : École normale supérieure (Paris ; 1985-....)
• Jury : Président / Présidente : Hélène Gérard
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Laurence Grimaud, Ilaria Ciofini, Hélène Gérard, Marine Desage-El Murr, Emilia Sicilia, Olivier Riant
• Jury : Rapporteur / Rapporteuse : Marine Desage-El Murr, Emilia Sicilia

Mots clés

Mots clés contrôlés

Chimie physique et théorique

Mots clés libres

Catalyse homogène

Mécanisme

DFT

Méthodologie de synthèse

Cuivre

Radical

Homogeneous catalysis

Mechanism

DFT

Synthetic methodology

Copper

Radical

Résumé

Cette thèse présente des travaux de méthodologie de synthèse et des études mécanistiques. Une approche complémentaire est utilisée, avec des résultats expérimentaux et des résultats théoriques issus de calculs DFT. Trois réactions ont été étudiées. La première réaction est l’alpha-arylation de cétones énolisables en l’absence de métal de transition. Elle se déroule en présence de DMF et de tBuOK. L’étude mécanistique met en évidence la formation d’une espèce riche en électrons par déprotonation du solvant. La deuxième réaction étudiée est la N-arylation de pyrazoles via la formation d’aryldiazoniums in situ. Cette réaction est catalysée au cuivre. Une évaluation de la méthode DFT la plus adaptée est présentée. Un double cycle catalytique est proposé, faisant intervenir le complexe de cuivre et l’acide acétique. La dernière réaction étudiée est la formation stéréoselective d’alkényl thioethers fluorés trisubstitués par catalyse au cuivre. La méthodologie de synthèse est présentée, suivie d’une étude mécanistique. Celle-ci révèle un mécanisme radicalaire qui peut être généralisé à d’autres substrats.

In this thesis, synthetic methodology development and mechanistic studies are presented. A complementary approach, using both experiments and theoretical outcomes from DFT, is used. Three reactions were studied. The first reaction is the transition-metal free alpha-arylation of enolizable ketones. It proceeds using DMF and tBuOK. The mechanistic study reveals the formation of an electron-rich species by deprotonation of the solvent. The second reaction studied is the copper-catalyzed N-arylation of pyrazoles with arenediazonium salts generated in situ. A benchmark is performed to evaluate the best DFT methodology. A double catalytic cycle is proposed, involving copper and acetic acid. The last reaction studied is the copper-catalyzed stereoselective access to trisubstituted fluorinated alkenyl thioethers. The development of the methodology is presented. Then a mechanistic study reveals a radical mechanism that can be generalized to other substrates.