Réactions métallo-catalysées en solvants éco-compatibles

Metal-catalyzed reactions in eco-compatible solvents

• Auteur / Autrice : Philippe Steinsoultz
• Direction : Frédéric Bihel, Martine Schmitt
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Chimie organique
• Date : Soutenance le 02/12/2021
• Etablissement(s) : Strasbourg
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale des Sciences chimiques (Strasbourg ; 1995-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire d'innovation thérapeutique (Strasbourg ; 2009-....)
• Jury : Président / Présidente : Valérie Collot
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Karen Plé, Laurent Commeiras

Mots clés

Mots clés contrôlés

Cuivre

Palladium

Eau

Solvants

Catalyse

Chimie verte

Mots clés libres

Chimie verte

Catalyse

Solvants alcooliques

Eau

Palladium

Cuivre

Green chemistry

Catalysis

Alcoholic solvents

Water

Palladium

Copper

Résumé

Le respect de l’environnement est devenu une priorité dans de nombreux domaines. L’innovation en chimie passe aujourd’hui par le développement nouvelles alternatives s’inscrivant dans le contexte de la chimie verte. Dans ce projet de thèse, nous avons souhaité développer des méthodes de synthèses métallo-catalysées dans des solvants « verts », puisqu’ils représentent une part majoritaire des déchets formés lors d’une réaction chimique. De ce point de vue l’eau est le milieu idéal, mais elle solubilise peu les composés organiques. L’utilisation de tensioactifs est une solution proposée dans la littérature, mais le pouvoir solubilisant des micelles reste limité. C’est pourquoi nous avons envisagé l’utilisation d’alcools simples comme solvants, ces derniers sont considérés comme « verts » par les industries pharmaceutiques. Dans la première partie de nos travaux nous nous sommes concentrés sur l’optimisation et la compréhension de la réaction d’amination de Buchwald-Hartwig. Elle est classique dans la chimie actuelle et s’applique à des domaines variés. En effet ce couplage croisé permet la formation d’une liaison C(sp²)-N, très présente en chimie médicinale. Nos travaux d’optimisation nous ont permis de coupler un grand nombre de dérivés incluant les aryles chlorés. Dans une seconde partie, nous nous sommes interessé à la réaction de cyanation d’iodoaryles. Notre objectif est de catalyser cette réaction avec du cuivre et une source de cyano non toxique. Le point clé de cette réaction est l’ajout du d-glucose, un additif biosourcé et peu couteux permettant la réaction dans l’eau sans surfactant ni de co-solvant.

Nowadays the respect of the environment has become important in many fields. In chemistry there is a growing interest in the discovery of environmentally friendly alternatives. In this thesis project, we aimed to develop new methods of metallo-catalyzed reactions according to green chemistry principles. Because solvent represent a major part of the waste generated by a chemical reaction, petrol based organic solvent must be replaced by greener alternatives. The ideal solvent from this point of view is water, but it poorly solubilizes organic compounds. The addition of surfactants increases the solubility, but it remains limited. Therefore, we considered the use of simple alcohols as reaction solvents, they are classified as "green" by pharmaceutical industries. We first focused on the optimization and the understanding of the Buchwald-Hartwig amination reaction. This cross-coupling allows the formation of a C(sp²)-N bond, ubiquitous in medicinal chemistry. After optimization we succeeded to couple a broad scope of substrates including chlorinated derivatives. In the second part, we focused on the cyanation reaction of iodoaryls. Our goal was to catalyze this reaction with copper and a non-toxic source of cyano groups. The key of this reaction is the use of d-glucose a cheap biobased additive that enables the reaction in water without surfactant or co-solvent.