Cette thèse a pour but de caractériser le fonctionnement de supercondensateurs asymétriques composés de dioxyde de manganèse de structure birnessite et de carbone activé dans différents électrolytes. Les électrolytes aqueux neutres à base de sels inorganiques montrent les meilleures performances électrochimiques. La nature et la structure des cations et des anions du sel semblent impacter les performances électrochimiques et la stabilité de la structure du matériau d’oxyde de manganèse. Lors de cyclage en milieu aqueux avec de large de fenêtre de tension de fonctionnement appliquée, un mécanisme de dégradation du dispositif a été avancé tenant compte de la nature des anions ou des cations des sels utilisés. Quelques voies de modification du matériau MnO2, afin d’améliorer ces performances électrochimiques, ont été étudiés. Des électrolytes non aqueux originaux ont été également caractérisés et plus particulièrement, les solvants « Deep Eutectic » à base de N-méthylacétamide et de sels de Lithium. Ces derniers semblent prometteurs comme électrolytes pour des applications en température sur carbone activé ou matériaux d’insertion tels que le ferrophosphate de lithium. Cependant ils semblent non adaptés aux oxydes de manganèse, mais donnent de bons résultats en cyclage avec le carbone activé. / The aim of this thesis was to investigate the performances of asymmetric supercapacitors based on manganese dioxide (birnessite) and activated carbon electrode materials using various electrolytes. From this work, it appears that neutral aqueous electrolytes containing inorganic salts have the best electrochemical performances. Furthermore, the nature and the structure of both ions (cations and anions) in solution seem to impact strongly the electrochemical performances of the supercapacitors, as well as, the MnO2’s structure stability and affinity. In the case of aqueous-based electrolyte, a device degradation mechanism has been proposed as a function of salt ions structure and nature to further understand the supercapacitor’s life-cycling when a large potential window is applied. Some novel synthesis ways and/or modifications were investigated to further improve the electrochemical properties of MnO2 material. Additionaly, original non-aqueous electrolytes has been also formulated and then characterized, particularly the ‘Deep Eutectic’ Solvents, based on the N-methylacetamide mixed with a lithium salt. However, these electrolytes don’t have a good affinity with manganese oxide-based materials. Interestingly, these Deep Eutectic Solvents show good cycling results with activated carbon. In fact, these electrolytes seem to be promising for high temperature energy storage applications, especially using activated carbon or insertion electrode material like the lithium ferrophosphate.

Cette thèse a pour objectif d'améliorer les performances électrochimiques des dispositifs asymétriques C/MnO2 en formulant des oxydes de manganèse présentant des nano- ou mésostructures. Deux méthodes d’élaboration sont explorées. Le matériau mésoporeux est obtenu par réaction entre un agent structurant souple CTAP et divers alcènes A. L’impact des solutions colloïdales CTAP-A sur la texture et la microstructure de MnO2 a été étudié en proposant un modèle qui corrèle la dimension des agrégats avec le diamètre des pores de MnO2. Les performances du dispositif asymétrique sont aussi optimisées. Bien que l’emploi d’un agent structurant dur AAO n’ait pas permis d’élaborer directement un matériau d’électrode MnO2 performant, une microélectrode de MnO2 élaboré sur des nano-piliers de nickel électrodéposé sur AAO montre des propriétés électrochimiques concurrentes avec celles des microélectrodes actuelles. La bonne réponse en puissance élevée du dispositif asymétrique est due à l’excellente connexion entre les piliers et le matériau actif. Ce mémoire offre une meilleure compréhension sur la formation de MnO2 et présente des microélectrodes prometteuses pour les microsupercondensateurs. / The aim of this thesis is to improve the electrochemical performance of C/MnO2 asymmetric devices by elaborating manganese oxides exhibiting nano- or mesostructures. Two preparation methods are proposed. A mesoporous material is obtained through the reaction of soft template CTAP with various A alkenes. The effect of CTAP-A colloidal solution on MnO2 texture and microstructure has been studied by establishing the relationship between aggregates dimension and pore diameter. Asymmetric devices performances can be optimized this way. Attempts to employ AAO as hard template for developing a performant MnO2 electrode were unsuccessful. Nevertheless, a MnO2 microelectrode containing the oxide on nickel nanowires electrodeposited on AAO provided excellent electrochemical performances, comparable with current microsupercapacitor electrodes. Asymmetric device energy retention with increasing power is good due to the excellent MnO2/nickel nanowires connection. This thesis offers insights on the MnO2 formation and proposes promising microelectrodes for microsupercapacitors.

L'utilisation des matières premières renouvelables dans la synthèse des molécules organiques ou les additifs alimentaires, les pesticides et les polymères a trouvé un intérêt croissant ces dernières années pour des raisons économiques aussi bien qu'écologiques. Au cœur des produits naturels on trouve les terpènes provenant essentiellement des bioressources et représentant une grande famille de molécules naturelles. Ils offrent un potentiel important pour l'accès à des produits à haute valeur ajoutée en utilisant des outils catalytiques sélectifs, tout en respectant le principe d'économie d'atomes. Les réactions cascades basées sur les processus d’(auto)transfert d'hydrogène, générant uniquement de l'eau et des sels non toxiques comme produits secondaires sont particulièrement propres, efficaces et attractives du point de vue de la valorisation durable des terpènes. Dans ce contexte, nous avons développé un nouveau système catalytique et efficace pour l’amination réductrice des alcools allyliques en présence de différentes amines en utilisant des complexes de ruthénium(II). Cette méthode a été appliquée à une large gamme d'alcools allyliques terpéniques tels que le géraniol, le nérol et le phytol, ce qui a permis leur valorisation d’une façon chimiosélective, ne générant que l’eau et le dioxyde de carbone comme sous produits bénins. La fonctionnalisation sp3 C-H des azaterpènes cycliques a été ensuite réalisée avec différents terpènes aldéhydes en présence de complexe de ruthénium(II). Ces transformations ont permis la production d'une petite librairie de N-et C-azaterpenes. Certains de ces terpènes alcaloïdes ont montré une bonne activité antibactérienne. Par la suite, la synthèse de nouveaux complexes chiraux [Ru(Cp’)] (IV) à partir de (+)-nopinone, un monoterpène issu de l’oxydation de β-pinène a été réalisée. L'application de ces complexes dans l'allylation asymétrique de carbonate de cinnamyle par le phénol a montré une bonne régio- et énantiosélectivité. / The use of renewable feedstock in the synthesis of organic molecules such as food additives, pesticides and polymers, has found increasing interest over recent years due to economic as well as ecological reasons. At the heart of natural products are terpenes derived essentially from bioresources and they represent a large family of natural molecules, which have a moderate cost. They offer a significant potential for the access to products with high added value using selective catalytic tools, respecting the principle of atom economy. Catalytic reactions involving hydrogen (auto)transfer, generating only water and non-toxic salts as byproducts are particularly clean, efficient and attractive methods from a sustainable point of view for the valorization of terpenes. In this context we have developed a new and efficient catalytic system for reductive amination of allylic alcohols in the presence of various amines using arene ruthenium(II) complex. The application of this method to a wide range of terpenic allylic alcohols like geraniol, nerol and phytol allowed the formation of new azaterpenes in good yield and high chemoselectivity generating only water and carbon dioxide as benign side products. The sp3 C–H functionalization of N-terpenylated cyclic amines was then performed with various terpenaldehydes without side alkene reduction in the presence of arene ruthenium(II) catalyst. These eco-friendly transformations enable the production of a small library of N- and C- terpenylated amines. Some of these terpene alkaloids showed good antibacterial activities. The synthesis of new chiral [Ru(Cp’)] (IV) complexes featuring a N,O chelate were successful, using a chiral ligand derived from commercially available (+)-nopinone, a monoterpene derived from oxidation of β-pinene. The application of these complexes in the asymmetric allylation of cinnamyl carbonate by phenol gave high regioselectivity and satisfactory enantioselectivity.

Ces travaux concernent le développement de nouveaux iodanes chiraux et leur application à des réactions d’oxygénation asymétriques. Ces réactifs à base d’iode hypervalent constituent une alternative intéressante aux réactifs à base de métaux lourds en termes de réactivité et de toxicité. La première partie de ce travail a été consacrée à la synthèse de nouvelles structures originales C 2 -symétriques énantiopures de type S alen. Un criblage de conditions oxydantes a ensuite montré que seul le 3,3-diméthyldioxirane (DMDO) permet une oxydation propre et sélective de ces iodoarènes en iodanes-λ5 correspondants, composés isolables par simple filtration et dont la nature a pu être déterminée sans ambiguïté par analyse spectroscopique RMN 13C. Dans un second temps, ces nouveaux iodanes-λ5 chiraux ont été appliqués à des réactions d’oxygénation asymétriques, et plus particulièrement à la désaromatisation hydroxylante (réaction HPD) de 2-alkylphénols tels que le carvacrol et le thymol. Les meilleurs excès énantiomériques (ee) sont obtenus lorsque la réaction HPD est réalisée à température ambiante dans un mélange 85:15 de dichlorométhane/ trifluoroéthanol. Le carvacrol est ainsi converti en son cyclodimère [4+2] d’ortho -quinol naturel, le biscarvacrol, avec 55% de ee, et le thymol en bisthymol avec 68% de ee. / This work focuses on the development of new chiral iodanes and their application to asymmetric oxygenation reactions. These hypervalent iodine-based reagents represent an interesting alternative to heavy metal-based reagents in terms of reactivity and toxicity. The first part of this work consisted in the synthesis of new enantiopure C 2 -symmetrical Salen-type structures. A screening of oxidizing conditions then showed that only 3,3-dimethyldioxirane (DMDO) is able to mediate a clean and selective oxidation of these iodoarenes into to the corresponding λ5-iodanes, which were isolated by simple filtration and further characterized by 13C NMR spectroscopic analysis. In a second part, these new chiral λ5-iodanes were applied to asymmetric oxygenation reactions, in particular the Hydroxylative Phenol Dearomatization reaction (HPD reaction) of 2-alkylphenols such as carvacrol and thymol. Best enantiomeric excesses (ee) where obtained when the HPD reaction was performed in a 85:15 mixture of dichloromethane/ trifluoroethanol. Carvacrol was converted into its natural ortho -quinol-based [4+2] cyclodimer biscarvacrol with ee up to 55%, and thymol into bisthymol with ee up to 68%.

Lors de ces travaux de thèse, nous nous sommes intéressés au développement de deux voies différentes de cycloaddition dipolaire-1,3 (CD-1,3) asymétrique pour accéder à des acides aminés disubstitués polyfonctionnels nouveaux de façon stéréochimiquement contrôlée.Dans la première partie, nous avons réalisé l’étude de la cycloaddition dipolaire-1,3 diastéréosélective entre différentes nitrones fonctionnelles et différents éthers vinyliques chiraux. La CD-1,3 de la cétonitrone aspartique et de l’éther vinylique du (R) ou (S) stéricol s'opère avec un double contrôle diastéréochimique élevé. Ce contrôle est possible en raison de la stabilité de la nitrone sous une forme (E) qui favorise l’approche exo, facialement contrôlée par le dipolarophile. La N-déprotection chimiosélective de l'adduit fournit une isoxazolidine sous une forme diastéréo- et énantiomériquement pure qui peut être transformée en dérivé d’acide aminé après N-acylation et coupure de la liaison N-O selon un processus dismutatif.Dans la deuxième partie, nous avons réalisé une étude approfondie de la cycloaddition dipolaire-1,3 organocatalysée entre différentes cétonitrones dérivées d’acides aminés vis-à-vis de dipolarophiles pauvres en électrons de type énal ou ynal. Avec le (E)-crotonalldéhyde, de hautes diastéréo- et énantiosélectivités sont obtenues en présence du catalyseur de MacMillan. Cette réaction organocatalysée a été étendue à une variété de d'α-carboxy cétonitrones différemment substituées, ainsi qu'à différents énals β-substitués par un groupement alkyle moyennant une modification de la nature du co-acide. En revanche, les ynals ne montrent aucune réactivité vis à vis des cétonitrones en conditions organocatalytiques. Notre étude a été complétée par l’accès des dérivés d’amino-acides polyhydroxylés par ouverture des adduits obtenus par la voie énantiosélective en utilisant les énals comme dipolarophiles. Cette étude préliminaire permet d’envisager d’accéder à des analogues de la myriocine. / During this thesis, we were interested to develop two different ways of 1,3 dipolar cycloaddition to reach enantiopure disubstituted polyfunctionnal amino acids.We have described in a first part the diastereoselective 1,3-dipolar cycloaddition between an aspartic nitrone and chiral vinyl ethers. The aspartic ketonitrone and vinyl ether of (R) or (S) stericol led to high diastreocontrols. This control is due to the stability of the nitrone under (E) geometry which favors the exo approach, facially controlled by the dipolarophile. The chemoselective N-deprotection of this adduct leads to a diastereo- and enantiomerically pure isoxazolidine which affords the target DAA after N-acylation and N-O ring opening by a dismutative pathway. In a second part, we describe the synthesis of isoxazolidines obtained by organocatalytic enantioselective 1,3-dipolar cycloaddition between an alanine-derived nitrone and an enal or an ynal as the dipolarophile. With enals β-substituted by alkyl groups, good diastereoselectivities and ees were obtained in the presence of the MacMillan catalyst. These organocatalyzed conditions can be applied to a range of carboxy ketonitrones, and to different enals, provided an appropriate choice of the co-acid. Ynals show no reactivity under these organocatalytic conditions, although they lead regioselectively to polyfunctional quaternary isoxazolines under thermal conditions.Our study was achieved by the access of polyhydroxylated amino acids derived from opening adducts obtained by the enantioselective route using enals as dipolarophiles. This study allows to envisage the enantioselective synthesis of analogs of myriocin.

D'importants progrès ont été accomplis dans le domaine des matériaux à transition despin depuis leur première observation par Cambi en 1931. La combinaison de lachiralité avec le magnétisme résulte en de nouvelles propriétés très intéressantes quiouvrent la voie pour de potentielles applications technologiques. Ce manuscrit décritles résultats obtenus par diverses stratégies poursuivies vers des matériauxmoléculaires non-centrosymétriques à transition de spin par combinaison decomplexes à transition de spin avec des anions chiraux à symétries D3 et D2. / Many advancements in the field of spin crossover materials have been carried outsince the first observation by Cambi in 1931. The combination of chirality andmagnetism yields fascinating properties that open the way for potential technologicalapplications. Obtaining new non-centrosymmetric magnetic compounds yieldsinteresting subjects for non-linear optical studies or crystallography. This manuscriptdescribes the results obtained by various strategies pursued toward spin crossovernon-centrosymmetric molecular materials by combining spin crossover complexes withchiral anions based on D3 and D2 symmetric anions.

Dans ce mémoire de thèse sont décrits nos efforts synthétiques qui ont conduits à la première synthèse totale de deux produits naturels isolés d’éponges marines du genre Plakortis. Deux approches synthétiques des plakortolides ont été successivement étudiées pour finalement aboutir à la synthèse de la plakortolide I qui comporte un cycle endoperoxide à 6 chainons (1,2-dioxane). La première approche qui est une extension d’une méthode développée au laboratoire consistait à créer le cycle 1,2-dioxane par une ouverture intramoléculaire d’un époxyde vinylique par un groupement hydroperoxyde en β de l’époxyde. Dans un premier temps, nous nous sommes intéressés à la préparation d’un intermédiaire de synthèse, un alkoxyméthylhexa-2,5-dien-1-ol. Nous avons aussi tenté de créer le cycle 1,2-dioxane par une double ouverture d’un di époxyde 1,5 par de l’eau oxygénée. Nous avons ensuite modifié notre stratégie de synthèse en introduisant au début de la synthèse la chaine latérale de la plakortolide I en partant de la R-épichlorhydrine commerciale. Nous avons ainsi synthétisé le β-hydroperoxy vinyl époxyde trisubstitué, précurseur du cycle 1,2-dioxane. Lors de cette synthèse, nous avons mis au point une méthode efficace et chimiosélective de méthylenation d’une cétone en présence d’un ester utilisant le réactif de Nysted catalysé par Ti(OiPr)2Cl2. La seconde approche du système bicyclique peroxylactone fait appel à une addition de Michael intramoléculaire d’un hydroperoxyde sur la double liaison d’un buténolide. Cette voie fut couronnée de succès car la (-)-ent-plakortolide I et la seco-plakortolide E ont été synthétisées / In this thesis manuscript are described our synthetic efforts and the first total synthesis of two natural products isolated from the sponges of the genus Plakortis. In total, two different synthetic approaches were studied to finally accomplish the synthesis of plakortolide I. The first approach is an extension of the method developed by our group which consists in the creation of the 1,2-dioxane cycle by intramolecular opening of vinyl epoxide with β-hydroperoxy group. Firstly, we was interested in the preparation of alkoxymethylhexa-2,5-dien-1-ol. We have also tried to create the 1,2-dioxane cycle by double opening of bis-1,5-epoxide with hydrogen peroxide. Further more we have synthesised trisubstituted β-hydroperoxy vinyl epoxide, precursor of 1,2-dioxan ring, from R-epichlorohydrin. During this synthesis a procedure of chemoselective methylenation of ketone in the presence of epoxide by Nysted reagent and Ti(OiPr)2Cl2 was developed. Finally, (-)-ent-plakortolide I and seco-plakortolide E were synthesised by intramolecular Michael addition of hydroperoxide to double bond of the butenolide moiety

Récemment, l'activation C-H catalysée par des métaux de transition est devenue un outil performant pour construire des liaisons carbone-carbone et carbone hétéroatome à partir de liaisons C-H omniprésentes dans les molécules organiques. Bien que l'activation des liaisons C-H aromatiques ait été largement étudiée ces dernières années, celle des liaisons C-H aliphatiques représente encore un domaine faiblement exploré. Notre équipe s'est depuis plusieurs années intéressée au développement méthodologique de l'activation C(sp3)-H et à son application en synthèse de produits naturels et molécules bioactives. Dans la continuité des récents travaux sur la version asymétrique de cette réaction, cette thèse décrit le développement et la synthèse de nouveaux ligands du type Binepine. Ces ligands chiraux et monodentates nous ont permis de réaliser la synthèse d'indanes chiraux possédant un centre asymétrique quaternaire, de manière hautement énantio- et diastéréosélective. Cette réaction présente comme avantages l'utilisation d'une faible charge catalytique et d'une température de réaction inférieure à 100 °C, sans aucun additif. Le champ d'application de la réaction inclut notamment l'activation des liaisons C-H d'un groupement méthylène, donnant ainsi accès à des systèmes fusionnés, tricycliques. La construction de molécules non-aromatiques via une alcénylation C-H intramoléculaire a été récemment décrite et s'avère très prometteuse pour la synthèse de produits naturels saturés. Dans la continuité de ces travaux innovants, nous avons développé la synthèse de γ-lactames à partir de bromoalcènes acycliques. Cette nouvelle réaction permet de construire de manière simple et efficace des hétérocycles a cinq chainons de façon modulaire, donnant ainsi la possibilité d'envisager des nouvelles déconnections rétrosynthétiques, complémentaires des méthodes déjà établies. Cette nouvelle méthode a pu être appliquée à la synthèse totale de l'alcaloïde marin Plakoridine A, dont la structure centrale cyclique a été synthétisée en quatre étapes avec un rendement global de 37% / Recently, transition-metal-catalyzed C-H activation has emerged as a powerful tool to transform stable C-H bonds into carbon-carbon or carbon-heteroatom bonds. While the activation of aromatic C-H bonds has seen a tremendous development, less effort has been devoted to the more challenging activation of aliphatic C-H bonds. Our group has a long-standing interest in the development of C(sp3)-H activation reactions and their application in the synthesis of natural products and bioactive compounds. In line with previous efforts to develop an asymmetric C(sp3)-H activation, the herein presented work details the synthesis of new Binepine ligands. These monodentate, chiral ligands enabled us to realize a highly dia- and enantioselective C(sp3)-H activation reaction allowing the construction of chiral quaternary carbon centers. Strong points of this robust method are the low catalyst loading, the low reaction temperature and the absence of additives. The substrate scope includes the rare activation of methylene C-H bonds leading to fused tricyclic carbocycles and heterocycles. The construction of non-aromatic molecules through intramolecular C-H alkenylation was recently disclosed and has great potential for the construction of saturated natural products. Based on seminal work, we have developed the synthesis of valuable γ- lactams from acyclic bromoalkenes. This new methodology offers a powerful way to build simple, five-membered N heterocycles in a modular fashion. Notably, it enables a new retrosynthetic disconnection which is complementary to conventional approaches. Finally, we set out to showcase its utility as key step in the total synthesis of the pyrrolidine alkaloid Plakoridine A. The cyclic core structure was accessed in four steps and 37% overall yield

L’essor de la chimie organométallique a permis de développer de nouvelles possibilités dans le domaine du diagnostic médical, en particulier pour la tomographie à émission de positrons (TEP). Ainsi, de nouvelles méthodologies ont été développées pour permettre la synthèse de bio-traceurs avec le marquage au 11C comme étape finale. Dans ce contexte, notre équipe a récemment développé une nouvelle méthodologie pour marquer une large variété de substrats dans des conditions standards de carbonylation et ces travaux de thèse présentent une nouvelle stratégie de synthèse impliquant la préformation de complexes palladiés supportées. Ainsi, leurs ancrages préalables sur une résine facilitent la réaction de carbonylation en simplifiant leur purification. De nouveaux complexes à base de palladium ont aussi été synthétisés et étudiés pour envisager de potentielles applications en catalyse photorédox. Enfin le développement de nouvelles stratégies de couplage impliquant des intermédiaires d’or (III) étant un domaine en plein expansion, notamment lorsqu’elles combinent catalyse à l’or et photorédox, il a été envisagé de synthétiser de nouveaux complexes d’or afin d’étudier les mécanismes réactionnels impliqués dans ces couplages et d’évaluer les possibilités de synthèse de composés biaryliques atropoisomériques. / The growth of organometallic chemistry has allowed numerous developments in the field of medical diagnosis, especially for Positron Emission Tomography (PET). Developing new methodologies for the synthesis of biological tracers by a last-step 11C labeling, our team has been recently able to take advantage of the great functional tolerance of palladium-catalyzed carbonylation to achieve this goal. A new synthetic strategy involving preformed palladium complexes is described in this manuscript. Their anchoring on a polystyrene resin allowed subsequently to facilitate the carbonylation process by simplifying the purification. New palladium complexes have also been investigated for their potential photoredox applications. Finally, new coupling strategies implying gold (III) intermediates and photoredox catalysis being a very attractive subject, new gold complexes have been synthetized in order to investigate the reaction mechanisms that could operate. Possibilities of asymmetric induction in the synthesis of atropoisomeric biaryl compounds were also studied.

Nous introduisons une nouvelle approche non-paramétrique, par noyaux associés discrets, pour les données de dénombrement. Pour cela, nous définissons la notion de noyaux associés discrets à partir d'une loi de probabilité discrète donnée et nous étudions leurs propriétés. De là, nous construisons l'estimateur à noyau discret lequel est l'analogue de certains estimateurs à noyau continu de cette dernière décennie. Nous examinons ses propriétés fondamentales ; en particulier, nous montrons la convergence ponctuelle en moyenne quadratique de l'estimateur. Le choix de fenêtre du lissage discret s'effectue essentiellement par validation croisée et excès de zéros. Nous étudions également le comportement des lois classiques de dénombrement comme noyau associé, par exemple, Poisson, binomiale et binomiale négative. Ainsi, il s'est révélé nécessaire de construire une nouvelle famille de lois discrètes dites triangulaires pour servir de noyaux associés symétriques. Cette méthode des noyaux associés discrets est utilisée dans l'estimation semi-paramétrique des distributions de données de dénombrement, ainsi que pour la régression non-paramétrique sur une variable explicative de dénombrement. Tout au long de ce travail, nous illustrons les résultats à travers des simulations et des jeux de données réelles. Dans le cas d'échantillons de tailles petites et modérées, l'importance et les très bonnes performances des noyaux associés discrets sont mises en évidence, en comparaison avec le noyau du type Dirac et parfois les noyaux continus.