L’effet synergique des acides et de l’HFIP sur les réactions de Friedel-Crafts d’alcools et des cyclopropanes

Synergistic effect of acids and HFIP on Friedel-Crafts reactions of alcohols and cyclopropanes

• Auteur / Autrice : Vuk Vukovic
• Direction : Joseph Moran
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Chimie organique
• Date : Soutenance le 14/12/2018
• Etablissement(s) : Strasbourg
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale des Sciences chimiques (Strasbourg ; 1995-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Institut de science et d’ingénierie supramoléculaires (Strasbourg)
• Jury : Président / Présidente : Sébastien Thibaudeau
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Joanna Wencel-Delord
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Sébastien Thibaudeau, Vincent Gandon

Mots clés

Mots clés contrôlés

Agrégation (chimie)

Solvants

Cyclopropane

Friedel-Crafts, Réaction de

Mots clés libres

Hexafluoroisopropanol (HFIP)

Catalyse par des acides de Brønsted

Agrégation dans les solvants

Alkylations de Friedel-Crafts

Activation des alcools

Ouverture des cyclopropanes

Hexafluoroisopropanol (HFIP)

Brønsted acid catalysis

Aggregation in solvents

Friedel-Crafts alkylations

Alcohol activation

Cyclopropane opening

Résumé

L'activation catalytique d'alcools vers la formation déshydrative de liaisons chimiques sans pré-activation est devenue un intérêt de recherche majeur au cours des deux dernières décennies. Dans cette thèse, l’effet synergique particulier des acides forts en tant que catalyseurs dans l’hexafluoroisopropanol (HFIP) comme solvant de diverses classes de carbocations instables dans la chimie de Friedel-Crafts a été étudié. Il a été constaté que pour la première fois, les réactions de Friedel-Crafts d'alcools benzyliques primaires fortement désactivés, catalysées par un acide, se déroulaient facilement, en raison des phénomènes d'agrégation induits par l'acide dans HFIP. Une stratégie similaire a été utilisée pour l'activation d'alcools propargyliques, comme nouvelle voie d'accès sélectif aux allènes et indènes portant la fonction CF3, à partir des mêmes composés de départ. De plus, ce système catalytique a été appliqué avec succès pour les réactions de Friedel-Crafts de cyclopropanes de type non activés et donneur-accepteur. Enfin, il a été découvert que le HFIP pouvait atténuer le réarrangement de carbocation classique dans les alkylations de Friedel-Crafts, permettant l’accès aux produits avec chaînes alkyle linéaires en une seule étape à partir d’alcools aliphatiques linéaires.

The catalytic activation of alcohols towards dehydrative bond formation in the absence of pre-activation has become a major research interest over the past two decades. In this thesis, the peculiar synergistic effect of strong acids as catalysts in hexafluoroisopropanol (HFIP) as solvent on various classes of unstable carbocations in Friedel-Crafts chemistry was investigated. It was found that for the first time, Brønsted acid catalyzed Friedel-Crafts reactions of highly electronically deactivated primary benzylic alcohols proceeded smoothly due to the acid-induced aggregation phenomena in HFIP. A similar strategy was used for the activation of propargylic alcohols as a new route to selectively access CF3-substituted allenes and indenes from the same starting compounds. Furthermore, this catalytic system was succesfully applied for Friedel-Crafts reactions of unactivated and donor-acceptor cyclopropanes. Finally, it was discovered that HFIP can mitigate against classical carbocation rearrangement in Friedel-Crafts alkylations, allowing access to linear alkyl chain products in a single step from linear alkyl alcohols.