Réduction sélective de CO2 à 4e- en bis(boryl)acetal et implication de ce produit comme réactif pour la synthèse de glucide C2

Selective 4e- reduction of CO2 to bis(boryl)acetal and implication of this product as a reagent for C2 carbohydrate synthesis

• Auteur / Autrice : Dan Zhang
• Direction : Sébastien Bontemps
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Chimie Organométallique et de Coordination
• Date : Soutenance le 10/11/2020
• Etablissement(s) : Toulouse 3
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences de la Matière (Toulouse)
• DOI : 10.70675/00a2969fz1377z4015za503z6cd318c8267e

Mots clés

Mots clés contrôlés

Réduction (chimie)

Oses

Réactivité (chimie)

Mots clés libres

Réduction du CO2

Complexes hydrures

Hydroborane

Carbène

Carbohydrates

CO2 reduction

Hydride complexes

Hydroborane

Carbene

Carbohydrates

Résumé

Ce manuscrit présente une étude de la réduction sélective à quatre électrons du CO2 en bis(boryl)acétal et de l'utilisation ultérieure de ce dernier comme intermédiaire pour la génération de monosaccharides C2. Le premier chapitre est consacré à une introduction de la littérature pour décrire l'état de l'art concernant la réduction à quatre électrons du CO2 et la réactivité des composés bis(boryl)acétal dans des réactions de condensation et des réactions d'homocouplage médiées par des Carbènes N-Hétérocycliques (NHC). Le deuxième chapitre présente l'étude de la synthèse de composés bis(boryl)acétal à partir de la réduction sélective à quatre électrons du CO2. Quatre complexes de métaux de transition hydrures sont synthétisés et utilisés comme catalyseurs sélectifs pour la réduction sélective à quatre électrons du CO2 en bis(boryl)acétal. Trois nouveaux bis(boryl)acétals sont générés et caractérisés à la suite de l'application de notre système catalytique à des hydroboranes non disponibles dans le commerce. Le troisième chapitre concerne l'étude de la transformation du CO2 en monosaccharide C2. Cette réaction sans précédent implique la réduction sélective à quatre électrons du CO2 en bis(boryl)acétal et la transformation subséquente de ce dernier via des réactions d'homocouplage médiées ou catalysées par des NHC. La stratégie adoptée est une stratégie en un-pot deux-étapes. Dans les conditions optimisées, le glycolaldéhyde est généré avec un rendement de 62% à partir de la transformation du CO2.

This manuscript presents a study of the selective four-electron reduction of CO2 into bis(boryl)acetal and the subsequent use of the latter as an intermediate for the generation of C2 carbohydrates. The first chapter is dedicated to a literature introduction to depict the state of the art in this field concerning the 4e- reduction of CO2 and the reactivity of bis(boryl)acetal compounds in condensation reactions and carbene-mediated homocoupling reactions. The second chapter presents a study on the synthesis of bis(boryl)acetal compounds from selective 4e- reduction of CO2. Four transition metal hydrides are synthesized and used as selective catalysts for the for 4e- reduction of CO2 to bis(boryl)acetal. Three new bis(boryl)acetals are generated and characterized as a result of the application of our catalytic system to non-commercially available hydroboranes. The third chapter contains a study of the transformation of CO2 into C2 carbohydrates. This unprecedented reaction implicates the 4e- reduction of CO2 into bis(boryl)acetal and the subsequent transformation of the latter via carbene mediated or catalyzed homocoupling reactions in a one-pot two-step strategy. Under optimized conditions, glycolaldehyde is generated in 62% yield.