Thèse soutenue

Ingénierie de ligands iminophosphorane et phosphine mixtes pour la chimie de coordination et la catalyse.
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Auteur / Autrice : Thibault Tannoux
Direction : Audrey Auffrant
Type : Thèse de doctorat
Discipline(s) : Chimie
Date : Soutenance le 13/12/2022
Etablissement(s) : Institut polytechnique de Paris
Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale de l'Institut polytechnique de Paris
Partenaire(s) de recherche : établissement opérateur d'inscription : École polytechnique (Palaiseau, Essonne ; 1795-....)
Laboratoire : Laboratoire de chimie moléculaire (Palaiseau, Essonne)
Jury : Président / Présidente : Jérôme Hannedouche
Examinateurs / Examinatrices : Audrey Auffrant, Raluca Malacea, Agnès Labande, Christophe Darcel
Rapporteurs / Rapporteuses : Raluca Malacea, Agnès Labande

Mots clés

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Résumé

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Le contexte d’épuisement général des ressources naturelles rend nécessaire le développement de réactions chimiques à faible coût économique et environnemental. Cela suppose la mise au point de procédés efficaces et sélectifs. La catalyse organométallique a permis des avancées majeures en ce domaine.Néanmoins, le développement de nouveaux catalyseurs plus résistants, plus performants, utilisant des métaux plus abondants, capables de réaliser de nouvelles réactions économes en atome reste un enjeu important. Cela suppose un important travail de conception et d’élaboration de ligands. Au‐delà du fait que ce sont leurspropriétés stéréo‐électroniques qui déterminent celles des systèmes organométalliques, et donc leurs performances en catalyse, il a été montré ces dernières années que la mise au point de ligands non innocentspouvait permettre de développer des réactivités inédites. Dans ce cas‐là le ligand n’est plus spectateur de la réaction mais y participe directement en acceptant ou en donnant un électron ou un proton.1Au laboratoire de Chimie Moléculaire de l’Ecole polytechnique nous sommesspécialisés dans la synthèse de ligands originaux associant différant hétéro‐atomes, en particulier le phosphore mais aussi l’azote. Nous nous intéressons particulièrement à des ligands comportant la fonction iminophosphorane (P=N), riche en électrons. Des exemples de ligands développés ces dernières années sont présentés ci‐après.2 Nous avons, par exemple, développé l’analogue phosphoré des salen appelésphosphasalen 3 qui a été utilisé entre autres pour mettre au point d’excellentinitiateurs de polymérisation par ouverture de cycle.4L’objectif de ce projet de thèse est de développer de nouveaux ligands, d’étendre les familles de ligands dont nous disposons afin de préparer des complexes inédits et d’en étudier la réactivité. Nous nous focaliserons sur des métaux abondants comme le cuivre, le fer, le cobalt ou le manganèse dans un souci de développement durable.En terme de domaines d’application nous viserons par exemple la catalyse d’oxydation avec des oxydants bénins comme l’eau oxygénée à l’aide de complexe à haut degré d’oxydation, ou le développement de catalyseurs cationiques pour la préparation de biopolymères. Des résultats prometteurs ont été obtenus danschacun de ces domaines. Ces deux types de complexes nécessitent d’être stabilisés par des ligands riches en électrons, tout l’enjeu est donc de parvenir à équilibrer stabilité et réactivité.Les complexes de métaux non nobles à ligands coopératifs sont également particulièrement intéressants dans le domaine de la catalyse par auto‐transfert d’H2. Dans ces procédés, le catalyseur, dans unepremière étape, déshydrogène le substrat, qui sous cette forme subit unetransformation suivie d’une l’hydrogénation permise par l’équivalent de H2stocké par le catalyseur. Cela a, ces dernières années, permis le développement de réactions inédites, efficaces avec peu de sous‐produits ou des sous‐produits bénins comme l’eau.Le sujet de thèse proposé est donc pluridisciplinaire associant chimie organique, chimie de coordination etcatalyse. Plusieurs de ces travaux seront menés en collaboration.1 J. van der Vlugt, Eur. J. Inorg. Chem., 2012, 363‐375 ; T. Zell and D. Milstein, Acc. Chem. Res., 2015, 48, 1979‐1994.2 T. Cheisson, L. Mazaud, A. Auffrant, Dalton Trans., 2018, 47, 14521‐ 14530 ; I. Mustieles Marin and A. Auffrant, Eur. J.Inorg. Chem., 2018, 1634‐1643.3 I. Mustieles Marin and A. Auffrant, Eur. J. Inorg. Chem., 2018, 1634‐1643.