Asymmetric Hydroalkylation of Unactivated Olefins

par Weizhen Fang

Thèse de doctorat en Chimie

Sous la direction de Vincent Gandon et de Sophie Bezzenine.

Soutenue le 10-10-2014

à Paris 11 , dans le cadre de Ecole doctorale Chimie de Paris-Sud (Orsay, Essonne ; 2006-2015) , en partenariat avec Institut de chimie moléculaire et des matériaux d’Orsay (Orsay, Essonne ; 2006-....) (laboratoire) .

Le président du jury était Giang Vo-Thanh.

Le jury était composé de Vincent Gandon, Giang Vo-Thanh, Patrick Pale, Elisabet Duñach-Clinet, Jean-Cyrille Hierso.

Les rapporteurs étaient Patrick Pale, Elisabet Duñach-Clinet.

mots clés

• Alcène
• Réaction asymétrique
• Bismuth
• Catalyse
• Or
• Indium
• Argent
• Alcènes
• Catalyse asymétrique
• Catalyse homogène
• Bismuth

Titre traduit

Hydroalkylation asymétrique d’oléfines non-activées

Résumé

La catalyse homogène à l’or a longtemps été sous-estimée. Cela a changé au début du 21ème lorsque la communauté des chimistes a reconsidéré les nombreuses singularités que ce métal peut apporter. De nos jours, plus d’une centaine de groupe de recherche mondialement reconnus a permis d’élargir les domaines d’applications de ce précieux métal. De nombreuses avancées ont été réalisées, mais à ce jour très peu sont utilisées à grande échelle et la fréquence de turnover est souvent faible. Ces problèmes sont souvent liés à la rapide dégradation des espèces actives d’or cationiques. Ce manuscrit expose les avancées qui ont été proposée jusque là et les alternatives que nous avons offert. Nous avons ainsi décrit une méthode de cationisation lente et réversible de l’espèce d’or cationique en substituant les sels d’argent traditionnellement utilisés au profit d’autres acides de Lewis. La découvert de cette lente métathèse d’anion a permis : de retarder la décomposition de l’espèce active dans le milieu, de diminuer la charge catalytique d’or et de monter en charge les réactions à l’échelle du gramme. Cette méthode a ensuite été appliquée avec succès à des réactions énantiosélectives d’hydroalkylation d’alcènes non activés, mais également à permis de considérer l’indium et le bismuth comme une alternative aux métaux de transition en π-catalyse.

mots clés

• Alkene
• Asymmetric reactions
• Bismuth
• Catalysis
• Gold
• Indium
• Silver

Résumé

Homogeneous gold catalysis has been underestimated for nearly a century. After reconsideration the by chemists’ community, it rapidly became a hot topic in chemistry. To date, more than a 100 worldwide groups have embraced the golden opportunity. Considerable breakthroughs have been made, nevertheless, the classical experimental procedures still suffer from low turnover numbers (TON) and scalability. These issues can be attributed to the decay of cationic gold catalysts and several solutions have been proposed in the literature. In this thesis, we will present our way to circumvent this thorny issue. Specifically, we have used Lewis acids other than silver salts for that purpose and found that some of them could indeed generate an active gold species through slow anion metathesis. The slow anion metathesis could retard the decomposition of the active gold species. Thus, gold could be used in low amounts in scalable reactions by simply avoiding the use of silver. These silver-free two-component mixtures could address the difficult issue of C-C bond forming reaction. Besides, we have developed catalytic enantioselective hydroalkylations of unactivated alkenes. This study led us to consider indium and bismuth catalysis in addition to gold.