Conception de catalyseurs d'oxydation non métalliques utilisant l'oxygène de l'air

par Rémi Vanel

Thèse de doctorat en Chimie

Sous la direction de Jacques Einhorn et de Cathy Einhorn.

Soutenue le 18-11-2011

à Grenoble , dans le cadre de École doctorale chimie et science du vivant (Grenoble) , en partenariat avec Département de Chimie Moléculaire (équipe de recherche) .

Le président du jury était Anne Milet.

Le jury était composé de Jacques Einhorn, Christian Schaeffer, Ambroise Schellmanns, Olivier Dabene, Françoise Vimeux, Luca Perniola.

Les rapporteurs étaient Françoise Colobert, Daniel Dauzonne, Jose Teixeira.


  • Résumé

    Le N-hydroxytétraphénylphtalimide (NHTPPI) présente une activité catalytique sensiblement supérieure à celle du N-hydroxyphtalimide (NHPI) dans l'oxydation aérobie de substrats organiques. Deux nouvelles voies d'accès à des analogues fonctionnalisés du NHTPPI ont été étudiées. La première implique une réaction de Diels-Alder entre des oxydes ou dioxydes de thiophènes polyaromatiques et le maléimide ou l'anhydride maléique. De nombreuses limitations rendent cette approche difficilement généralisable. Dans la deuxième voie, l'étape clé est une cycloaddition entre des tétracyclones ou des acécyclones et le 2-bromomaléimide qui conduit directement au motif phtalimide par décarbonylation et déshydrobromation de l'adduit de Diels-Alder. Cette méthodologie de synthèse très efficace et tolérante a permis d'introduire des groupements variés sur les cycles aromatiques portés par le noyau benzénique central et d'obtenir de nouveaux analogues du NHTPPI ainsi que des N-hydroxydiarylacénaphtophtalimides en seulement trois à cinq étapes. La chiralité axiale a été mise en évidence en série diarylacénaphtophtalimide et la séparation d'énantiomères a été réalisée dans un premier cas, ce qui ouvre la voie vers de nouveaux analogues chiraux du NHPI. Les nouveaux N-hydroxyimides obtenus ont montré d'excellentes performances en catalyse d'oxydation aérobie, dans tous les cas supérieurs à celles du NHPI et, dans certains cas, à celles du NHTPPI.

  • Titre traduit

    Elaboration of non-metallic oxidation catalyst using molecular oxygen of air


  • Résumé

    N-Hydroxytetraphenylphthalimide (NHTPPI) exhibits a better catalytic activity than N-hydroxyphtalimide (NHPI) in the aerobic oxidation of organic substrates. Two new routes to functionalized analogs of NHTPPI have been studied. The first one involves a Diels-Alder reaction between polyaromatic thiophene oxides or dioxides and maleimide or maleic anhydrid. Several limitations make this approach difficult to generalize. In the second approach, the key step is a cycloaddition between tetracyclones or acecyclones and 2-bromomaleimide to directly give the phthalimide framework by decarbonylation and deshydrobromation of the Diels-Alder adduct. This versatile and efficient methodology allowed us to introduce various functional groups on the aromatic cycles borne by the central ring, and thus, new NHTPPI analogs, along with N-hydroxydiarylacenaphthophtalimides, were obtained in only three to five steps. Axial chirality was underlined in the diarylacenaphtophtalimide family and resolution of enantiomers was carried out in one case, which opens a way to new chiral analogs of NHPI. The new N-hydroxyimides exhibit excellent performances as catalysts in aerobic oxidation, superior to NHPI and, in some cases, to NHTPPI.


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