Mise au point de nouveaux descripteurs théoriques pour la réactivité chimique

Development of new theoretical descriptors for chemical reactivity

• Auteur / Autrice : Guillaume Hoffmann
• Direction : Laurent Joubert, Vincent Tognetti
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Chimie
• Date : Soutenance le 29/10/2020
• Etablissement(s) : Normandie
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale normande de chimie (Caen)
• Partenaire(s) de recherche : Etablissement de préparation de la thèse : Université de Rouen Normandie (1966-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Chimie organique, bioorganique : réactivité et analyse (Mont-Saint-Aignan, Seine-Maritime ; 2000-....)
• Jury : Président / Présidente : Isabelle Chataigner
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Tzonka Mineva, Frank De Proft, Sami Lakhdar
• Jury : Rapporteur / Rapporteuse : Christophe Morell, Alejandro Toro-Labbé

Mots clés

Mots clés contrôlés

Électrons -- Distribution

Théorie de la fonctionnelle de densité

Réactions d'addition

Réactivité (chimie)

Mots clés libres

CDFT

QTAIM

Electrophilie

Addition de Michael

Descripteurs

Réactivité

CDFT

QTAIM

Electrophilicity

Michael addition

Descriptors

Reactivity

Résumé

L’étude des descripteurs de réactivité globaux, locaux et non locaux d'un système réactif est d’une importance capitale afin de comprendre la réactivité de la totalité des processus chimiques lors d’une réaction. Le but de cette thèse a ainsi été de mettre au point de nouveaux descripteurs de réactivités, ainsi que des modèles de prédiction basés sur ces derniers, afin d’étudier la réactivité chimique. Les principale méthodes théoriques employées ont été la Théorie de la fonctionnelle de la densité conceptuelle (CDFT) et la théorie quantique « Atoms in Molecules » (QTAIM) qui sont toutes deux basées sur la densité électronique. Notre domaine d’étude se place principalement dans le cadre de l’échelle expérimentale de Mayr, qui permet par le biais de mesures cinétiques d’effectuer un classement des molécules par ordre de réactivité. Dans un premier temps, de grande avancées ont été réalisées durant cette thèse vis-à-vis de la prédiction théorique de l’électrophilie expérimentale des accepteurs de Michael. Puis dans un second temps, nous nous sommes intéressées à l’application des descripteurs de réactivité sur la liaison chimique, et particulièrement la liaison halogène. Enfin, une partie de synthèse réalisée au cours de cette thèse est présentée, en proposant une nouvelle voie de synthèse des cations iminium vinylogues.

The study of global, local and non-local reactivity descriptors of a reactive system is of paramount importance in order to understand the reactivity of all chemical processes during a reaction. The goal of this thesis was then to develop new reactivity descriptors, as well as prediction models based on them, in order to study chemical reactivity. The main theoretical methods used were the Conceptual Density Functional Theory (CDFT) and Quantum Theory of “Atoms in Molecules” (QTAIM), which are both based on electron density. Our field of study is mainly within the framework of the Mayr experimental scale, which allows, through kinetic measurements a classification of molecules in order of reactivity. In the first part, great advances were made during this thesis with respect to the theoretical prediction of experimental electrophilicity of Michael acceptors. Then in a second step, we looked at the application of reactivity descriptors on the chemical bond, and in particular the halogen bond. Finally, a part of synthesis carried out during the course of this thesis is presented, by proposing a new way of synthesis of vinylogous iminium cations.