Étude de la versatilité réactive des perfluoroalkyltoluènesélénosulfonates et optimisation de leur synthèse

Study of the reactive versatility of perfluoroalkyltolueneselenosulfonates and optimization of their synthesis

• Auteur / Autrice : Kevin Grollier
• Direction : Thierry Billard
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Chimie organique
• Date : Soutenance le 11/03/2022
• Etablissement(s) : Lyon
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale de Chimie (Lyon ; 2004-....)
• Partenaire(s) de recherche : établissement opérateur d'inscription : Université Claude Bernard (Lyon ; 1971-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : ICBMS - Institut de Chimie et Biochimie Moléculaires et Supramoléculaires - UMR 5246 (Villeurbanne, Rhône)
• Jury : Président / Présidente : Abderrahmane Amgoune
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Thierry Billard, Sébastien Thibaudeau, Joanna Wencel-Delord, Emmanuel Magnier, Géraldine Masson
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Sébastien Thibaudeau, Joanna Wencel-Delord

Mots clés

Mots clés contrôlés

Innovation

Fluoroalcènes

Photochimie organique

Sélénium -- Composés

Synthèse (chimie)

Fluor -- Composés

Mots clés libres

Fluor

Sélénium

Trifluorométhylsélénolation

Fluoroalkylsélénolation

Photochimie

C-H fonctionnalisation

Réactivité umpolung

Lipophilie

Fluorine

Selenium

Trifluormethylselenolation

Fluoroalkylselenolation

Photochemistry

C-H functionalization

Umpolung reactivity

Lipophilicity

Résumé

Depuis les dernières décennies, la chimie du fluor a pris beaucoup d’ampleur au sein de la communauté scientifique. Cet atome aux propriétés si particulières est retrouvé dans les domaines des sciences de la vie et des matériaux. D’autre part, le sélénium est un oligoélément essentiel à l’homme lorsqu’il est assimilé en faible quantité. C’est pourquoi le motif SeCF3, synthétisé pour la première fois dans les années 1950, fait maintenant l’objet d’un attrait particulier, entre autres pour son potentiel en chimie médicinale. En particulier, la lipophilie des groupements trifluorométhylséléniés, supérieure à celle des autres chalcogènes trifluorométhylés, est une des caractéristiques importantes justifiant l’émergence des études concernant ce motif. En 2017, notre groupe a reporté la synthèse d’une nouvelle famille de réactifs pour la fluoroalkylsélénolation directe : les TsSeRF. Ces composés, ont déjà montré une gamme de réactivité intéressante. Cependant, leur champ d’application méritait d’être étudié de manière plus approfondie. Ce manuscrit décrit donc diverses méthodes de fluoroalkysélénolation à l’aide des TsSeRF par voie électrophile, via l’utilisation de la photochimie par voie radicalaire, ainsi que via la fonctionnalisation de liaisons C-H catalysée par du Pd. Trois méthodes de génération de l’anion CF3Se- sont aussi décrites, via l’utilisation d’iode, d’un métal réducteur peu couteux et finalement, en cellule électrochimique. Dans le but de rendre la voie de synthèse des TsSeRF plus simple d’accès et de pouvoir envisager une production à plus grande échelle, une optimisation de la synthèse de TsSeCF3 a pu être effectuée et est décrite en fin de manuscrit. Enfin, des mesures de paramètres de lipophilie de Hansch-Leo de nouveaux groupements fluoroalkylséléniés ont été effectuées afin d’enrichir les connaissances quant à la lipophilie des groupements SeRF.

Since the last decades, fluorine chemistry has gained a huge interest. This atom with such peculiar properties can be found in life sciences as well as in materials. On the other hand, selenium atom is a necessary trace element for human, if assimilate in small quantities. For these reasons, SeCF3 moiety, synthesized for the first time in the 50’s, is now gaining a particular interest over scientific community, mostly for its potential in medicinal chemistry field. The high Hansch-Leo lipophilicity parameters of trifluoromethylselenolated moieties, superior to the trifluoromethylated chalcogens analogues, are the main characteristic justifying such interest concerning this moiety. In 2017, our group reported the synthesis of a new reagent family for direct trifluoromethylselenolation: the TsSeRF. Such compounds had already shown an interesting reactivity. However, we though that their application field should be studied deeply. This manuscript describes diverse methodologies for fluoroalkylselenolation using TsSeRF by electrophilic pathway, via the use of photochemistry by a radical pathway, and via C-H fluoroalkylselenolation using a Pd based catalyst. Three CF3Se- anion generation methods are also described, via the use of iodide, of a cheap transition metal and finally, using an electrochemistry cell. In order to make TsSeRF more accessible, and to envisage a higher scale production, an optimization of TsSeCF3 synthesis is proposed at the end of the manuscript. At last, Hansch- Leo parameters of new fluoroalkylselenolated moieties have been measured to extend the knowledge regarding the lipophilicity of such moieties.