Conception de catalyseurs chiraux de ruthénium à base de carbènes alkyles amino cycliques (CAACs) pour la métathèse asymétrique des oléfines

Design of chiral Cyclic alkylaminocarbenes (CAACs)-based Ru complexes for asymmetric olefin metathesis

• Auteur / Autrice : Jakub Talcik
• Direction : Marc Mauduit, Rodolphe Jazzar
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Chimie
• Date : Soutenance le 02/04/2024
• Etablissement(s) : Université de Rennes (2023-....)
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Science de la Matière, des Molécules et Matériaux (Rennes)
• Partenaire(s) de recherche : Etablissement de délivrance du diplôme : École nationale supérieure de chimie (Rennes ; 1919-...)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Institut des Sciences Chimiques de Rennes
• Jury : Président / Présidente : Jeanne Crassous
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Rodolphe Jazzar, Jeanne Crassous, Philippe Bertus, David Martin, Hervé Clavier
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Philippe Bertus, David Martin

Mots clés

Mots clés contrôlés

Catalyse asymétrique

Chimie verte

Alcènes

Métathèse (chimie)

Catalyseurs au ruthénium

Mots clés libres

Métathèse des oléfines

Catalyseurs au ruthénium

CAACs chiraux

Complexes de ruthénium optiquement purs

Catalyse asymétrique

Olefin metathesis

Ruthenium-based optically pure complexes

Chiral CAACs

Ruthenium-based catalysts

Asymmetric catalysis

Résumé

La métathèse des oléfines est une réaction emblématique de la chimie verte pour la formation de nouvelles doubles liaisons carbone-carbone. Permettant une grande économie d’atome et la réduction du nombre d’étapes de synthèse, cette réaction offre des atouts incontestables pour la production de molécules d’intérêts. Ainsi, une multitude de complexes de ruthénium ont été développés depuis les années 1990 avec pour objectif d’étendre les champs d’applications de la métathèse. Si des avancées majeures ont été accomplies au niveau de l’activité et de la stabilité de ces précatalyseurs, le contrôle de la sélectivité de la réaction lors de la formation de centres stéréogènes constitue toujours un réel défi. C’est dans ce contexte que s’inscrivent ces travaux de thèse.Ainsi, deux nouvelles familles de complexes de ruthénium contenant des ligands Carbènes Alkyl Amino Cycliques (CAACs) chiraux ont été développées. Les complexes à base de CAACs associant une chiralité centrée et une chiralité axiale ont permis d’obtenir d’excellentes énantiosélectivités allant jusqu’à 99% ee en métathèse croisée par ouverture de cycle (AROCM). Les complexes CAACs de type Blechert ont, quant à eux, permis de combiner une remarquable activité à des charges catalytiques en deçà de 0.05 mol% et d’excellentes énantiosélectivités (95% ee). Enfin, une nouvelle classe de ligands CAACs contenant un motif barrélène (CABCs) a été développée et évaluée dans diverses réactions de métathèse.

Olefin metathesis is an important reaction of green chemistry for the formation of new carbon-carbon double bonds. Allowing a better atom economy and shortening synthetic pathways, this technology offers many advantages for the production of highly valuable molecules. Thus, numerous ruthenium-based complexes have been developed since the 1990s aiming to extend the field of application of metathesis. While major advances were reached in terms of activity and stability of these precatalysts, controlling the selectivity of the reaction during the formation of stereogenic centers is still a major challenge.Hence, in this PhD thesis, two new families of chiral Cyclic alkylaminocarbenes (CAAC)-based ruthenium complexes were developed. Complexes containing CAACs that combined both centered and axial chirality enabled to achieve excellent enantioselectivities up to 99% ee in Asymmetric ring-opening cross metathesis (AROCM). Blechert type CAAC-Ru complexes reached remarkable activity at loadings below 0.05 mol% with very high enantioselectivities (95% ee). Finally, a novel class of CAAC family ligands carrying a barrelene scaffold (CABCs) was studied and the associated Ru complexes were evaluated across various metathesis reactions.