Soutenance de thèse de Lingyu KONG

Les carbènes N-hétérocycliques (NHC) sont connus pour être de bons ligands des métaux de transition (TM). Ceux sont de très bons donneurs  ce qui permet de conférer au métal à la fois une bonne activité mais aussi une bonne stabilité. Ainsi les complexes métalliques contenant un NHC sont souvent de très bons catalyseurs et ont permis le développement d’une multitude de transformations en synthèse organique. C’est pour cette raison que, depuis deux décennies, de nombreux recherches se sont focalisées sur le développement de versions chirales des ligands NHCs. Dans ce manuscrit, le premier chapitre est consacré une présentation non exhaustive des différentes approches qui ont été utilisées dans la littérature pour le design de NHCs chiraux efficaces en catalyse enantiosélective. Cette présentation permet d’exposer clairement les avantages et inconvénients de chaque approche et mettre en lumière l’originalité du concept sur lequel repose les travaux de thèse. Au début du deuxième chapitre, le nouveau concept est présenté. Celui repose sur la formation d’un axe de chiralité qui est créé lors de la coordination du ligand NHC à un métal de transition. Ce chapitre est consacré à la synthèse de complexes possédant une symétrie C1. Différents sels d’imidazolium, précurseurs des NHCs, ont été synthétisés et utilisé pour former des complexes palladium. Ils ont été sous forme énantiopure par HPLC chirale à l’échelle préparative. Ces complexes ont fait l’objet d’études concernant leurs propriétés chiroptiques et leurs barrières de rotation avant d’être testé en catalyse. Le concept a été ensuite étendu pour la synthèse de complexes d’or et de cuivre. Ces derniers se sont avérés être intéressants car non seulement ils ont permis d’obtenir de bons excès énantiomériques en catalyse mais leurs utilisations comme agent de transfert de ligands NHC a permis de proposer un mécanisme pour le procédé de transmétallation. Le troisième chapitre fait état des travaux qui ont été réalisés sur la préparation de complexes chiraux NHC-TM possédant une symétrie C2. Différents sels d’imidazolium symétriques ont été synthétisés et utilisés pour former des complexes de palladium. Les versions homochirales de ces complexes se sont avérées être d’excellents catalyseurs chiraux pour la réaction l’-arylation d’amides (jusqu’à 98% ee).

N-heterocyclic carbenes (NHC) are recognized to be excellent ligands towards transition metals ™. They possess excellent -donnating properties which allow to confer to the metal a good reactivity but also a good stability. Thus, TM complexes bearing NHC ligands are often excellent catalysts and allowed to develop a wide array of useful transformations in organic synthesis. Therefore, since two decades, many research programs were dedicated to the development of chiral NHC ligands. In this manuscript, the first chapter is dedicated to a non-exhaustive presentation of the various approaches of the literature which have been used to design chiral NHCs efficient in enantioselective catalysis. Thus presentation allows to clearly display the advantages and the drawbacks of each approach and highlight the novelty of the concept on which lie the works achieved during the thesis. As a prelude of the second chapter, the new concept is presented. It lies on the formation of an axis of chirality during the coordination step between the NHC ligand and the transition metal. This chapter is dedicated to the synthesis of complexes with a C1 symmetry. Various imidazolium salts, NHC precursors, have bene synthesized and then used to generate palladium complexes. These complexes have been obtained in a enantiopurically form thanks to a chiral HLPC resolution at a preparative scale. These homochiral complexes were subjected to studies aiming the investigation of their chiroptic properties and the determination of their rotation barriers values before to be test in asymmetric catalysis. The concept was then successfully extended to the synthesis of gold- and copper-based complexes. Homochiral copper-NHC complexes were found of particular importance since their applications in catalysis allowed to reach good enantioinductions and as NHC transfer reagents brought some experimental proofs on the transmetalation process. The third chapter disclosed the works that have been done on the preparation of heterochiral NHC-TM complexes possessing a C2 symmetry. Various symmetric imidazolium salts have been synthesized and then used to form the corresponding palladium-based complexes. Homochiral complexes were found displaying good activities for -arylation of amides and excellent enantioselectivities (up to 98% ee).