Synthèse de complexes organométalliques par mécanochimie, application en catalyse et en photochimie

par François Quintin

Projet de thèse en Ingénierie Biomoléculaire

Sous la direction de Frédéric Lamaty et de Xavier Bantreil.

Thèses en préparation à Montpellier , dans le cadre de Sciences Chimiques Balard , en partenariat avec IBMM - Institut des Biomolécules Max Mousseron (laboratoire) depuis le 02-01-2017 .


  • Résumé

    La mécanochimie est une technologie de plus en plus importante en chimie organique, permettant de réduire l'impact environnemental des réactions en réduisant la quantité de solvant utilisé, améliorant les cinétiques de réaction et parfois en permettant D'obtenir des composés impossibles à synthétiser en solution. 1 Il est important d'ajouter que le broyage est une technique utilisable à l'échelle industrielle puisque des broyeurs de haute capacité (broyeurs à boulets) sont déjà utilisés pour la confection d'alliages ou de pigments. Au cours de ce projet, la mécanochimie sera mise à profit dans différents domaines : la synthèse organométallique, la catalyse ainsi que la photochimie appliquée à la synthèse hétérocyclique. Ces approches permettront d'une part d'obtenir une palette d'outils respectueux de l'environnement et d'autre part de prouver que la mécanosynthèse peut devenir la méthode de choix et supplanter la chimie en solution dans ces trois Domaines de recherche. En se basant sur notre expertise en mécanochimie, 2 la première partie du doctorat sera centrée sur la synthèse de deux familles de complexes organométalliques. Une attention particulière sera apportée au développement de synthèses monotopes en impliquant des interactions solide/gaz. Cette stratégie devrait permettre l'accès à un grand nombre de complexes dans les deux familles de composés. Dans une seconde partie, les complexes obtenus seront évalués, toujours dans un broyeur à bille, en tant que catalyseurs pour des réactions redox et d'activation C-H. Ces deux familles de réaction présentent un grand intérêt. En effet, la première permettra l'accès à des groupements fonctionnels variés ainsi qu'à la production d'hydrogène à partir de substrats simples. La seconde famille représente une alternative sérieuse aux couplages croisés classiquement utilisés. La valorisation de ces réactions par la synthèse de composés d'intérêt sera réalisée. Les complexes organométalliques synthétisés pourront aussi être évalués pour leurs propriétés biologiques. Dans une dernière partie, des réactions photochimiques par mécanochimie seront étu diées, en joignant une irradiation au broyage. Une réaction modèle sera dans un premier temps étudiée et sera ensuite valorisée pour la synthèse de structures polycycliques à visée Thérapeutique.

  • Titre traduit

    Organometallic synthesis by mechanochemistry, application in catalysis and photochemistry


  • Résumé

    Mechanochemistry is an important tool for organic chemistry, allowing to reduce environmental impact of reactions by reducing the quantities of solvent used, enhancing reaction rates and sometimes giving rise to unattainable compounds in solution. 1 Additionally, grinding using ball-mill is a scalable technology since high capacity ball-mills are already at use in the alloy or pigment industry. In this project, mechanochemistry will be applied in different domains, organometallic synthesis, catalysis and photoinduced reactions for the synthesis of heterocyclic structures in a ball-mill. Those approaches will permit to obtain a sustainable toolbox and to prove that mechanochemistry can become the method of choice in these 3 domains of research. Thanks to our expertise in mechanochemistry, 2 the first part of the PhD thesis will allow to generate efficiently two families of transition metal complexes. Several linchpins will be addressed during this task such as one-pot multi -step synthesis of organometallic species with solid/gas interactions in the ball-mill. The planned strategy should give access to numerous complexes in the two families. In a second part, the isolated complexes will then be evaluated, in the ball-mill, as cat alysts for redox and C-H activation reactions. Both reactions are important as the former will produce essential functional groups as well as hydrogen from readily available substrates and the latter could become the alternative to traditional cross-couplings. Applications of the new methods to high value compounds will be realized. In addition, the biological properties of the new organometallic complexes will also be assessed. In a final task, photoredox mechanochemical reactions by concomitant grinding a nd irradiating will be addresed. The model reaction will be ultimately valorized with the production of polycyclic structures of high therapeutic interest.