Kohlenstofffaserverstärkte Kohlenstoffmatrixverbunde werden hergestellt und untersucht mit den Zielen der Verbesserung ihrer technologischen und mikrostrukturellen Eigenschaften. Zur Erweiterung ihres industriellen Einsatz- potentials wurde ein schnelles und ökonomisches Herstellungsverfahren für diese Verbunde ausgewählt, prozessbegleitend untersucht und objektiviert. Die Herstellung erfolgte über die Polymerpyrolyseroute in Verbindung mit einer Nachverdichtung der fertigen porösen C/C-Verbunde durch einmalige Imprägnierung der offenen Poren mittels modifizierten, polymeren Silicium-Verbindungen (Polysilan, Polycarbosilan bzw. Tyranno). Diese polymeren Si-Verbindungen wurden durch Zugabe von Dicobaltoctacarbonyl [Co2(CO)8] modifiziert und anschließend einer thermischen Umsetzung unterzogen, d.h. zu SiC pyrolysiert. Die wirkungsvolle Nach- verdichtung der porösen C/C-Verbunde mittels modifiziertem Polysilan wird nachgewiesen und auf die katalytische Wirkung von Co2(CO)8 zur Bildung von Si-Si-Bindungen im Polysilan zurückgeführt. Im Gegensatz zur Nachverdichtung mit flüssigem Silicium wurde bei polymeren Si-Verbindungen keine Faserschädigungen aufgrund einer Reaktion zwischen C-Faser und Silicium und keine Si-Anreicherungen in den infiltrierten Poren gefunden. Darüber hinaus verbessert das Einbringen von Si und SiC in die Matrix das Oxidationsver- halten des Verbundes nachhaltig. Entgegen der wirkungsvollen Nachverdichtung mittels modifiziertem Polysilan ist keine effektive Abdichtung der C/C-Verbunde durch eine einmalige Infiltration von mit Co2(CO)8 modifiziertem Polycarbosilan bzw. Tyranno erzielbar. Die hergestellten Verbunde wurden eingehend mittels Lichtmikroskopie, REM, EDXS, TMA, DMA, TGA und Mikrobiegeversuch charakterisiert.

In Michael J. Krische research group we are developing new transition metal catalyzed Carbon-Carbon (C-C) forming reactions focusing on atom economy and byproduct free, environmental friendly approaches. We have developed a broad family of C-C bond forming hydrogenations with relative and absolute stereocontrol which provide an alternative to stoichiometric organometallic reagents in certain carbonyl and imine additions. Inspiring from the group work my goal was to develop new reactions, extend the scope of our group chemistry and their application towards synthesis of biologically active natural products. I have been part of enantioselective Rh catalyzed Aldol reaction of vinyl ketones to different aldehydes. Also, we have found that iridium catalyzed transfer hydrogenation of allylic acetates in the presence of aldehydes or alcohols results in highly enantioselective carbonyl allylation under the conditions of transfer hydrogenative. Based on this reactivity a concise enantio- and diastereoselective synthesis of 1,3-polyols was achieved via iterative chain elongation and bidirectional iterative asymmetric allylation was performed, which enables the rapid assembly of 1,3-polyol substructures with exceptional levels of stereocontrol. The utility of this approach stems from the ability to avoid the use of chirally modified allylmetal reagents, which require multistep preparation, and the ability to perform chain elongation directly from the alcohol oxidation level. This approach was utilized for the total synthesis of (+)-Roxaticin from 1,3-propanediol in 20 longest linear steps and a total number of 29 manipulations. Further, advancements were made in iridium catalyzed C-C bond formation under transfer hydrogenation. While methallyl acetate does not serve as an efficient allyl donor, the use of more reactive leaving group in methallyl chloride compensate for the shorter lifetime of the more highly substituted olefin π-complex. Based on this insight into the requirements of the catalytic process, highly enantioselective Grignard-Nozaki-Hiyama methallylation is achieved from the alcohol or aldehyde oxidation levels. Also, a catalytic method for enantioselective vinylogous Reformatsky- type aldol addition was developed in which asymmetric carbonyl addition occurs with equal facility from the alcohol or aldehyde oxidation level. Good to excellent levels of regioselectivity and uniformly high levels of enantioselectivity were observed across a range of alcohols and aldehydes. / text

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L'étude du mécanisme de la réaction d'oxydation de l'éthanol (EOR) a été réalisée sur des électrocatalyseurs bi- et tri-métalliques à base de Pt, Rh et SnO2 sur support carboné à l'aide de méthodes électrochimiques couplées (DEMS, in situ FTIR). Deux importantes problématiques de l'EOR ont été abordées: la déshydrogénation de la molécule d'éthanol et la cassure de sa liaison C-C.L'investigation de certains paramètres expérimentaux, comme l'épaisseur de la couche d'électrocatalyseur, a permis de démontrer q'une couche active épaisse conduit à une meilleure électrooxydation plus complète de l'éthanol en CO2, mais également que l'empoisonnement de l'électrocatalyseur par de très forts adsorbats advient dans l'épaisseur de couche active.Les performances de chaque électrocatalyseur ont été comparées entre elles et ont mis en évidence une meilleure sélectivité de l'EOR sur Pt-Rh-SnO2/C, ainsi que l'engendrement de courants plus élevés à bas potentiel à température ambiante. La tendance est amplifiée à température plus élevée (T = 60 °C). / The study of the ethanol oxidation reaction (EOR) mechanism was performed on carbon supported bi- and tri-metallic Pt-, Rh-, SnO2-based electrocatalysts via electrochemical coupled techniques (DEMS, in situ FTIR). Two of the most important issues related to the EOR have been broached: the dehydrogenation of the ethanol molecule and its C-C bond breaking.The investigation of some experimental parameters, such as the thickness of the electrocatalyst layer, enabled demonstrating the better complete ethanol electrooxidation into CO2 for large electrocatalysts layers, combined to the enhanced poisoning effect inside the catalyst layer by very strong adsorbates.The performances of each electrocatalyst were compared and evidenced an improved selectivity of the EOR on Pt-Rh-SnO2/C, as well as the generation of higher currents at low potential at room temperature. The tendency was amplified at elevated temperatures (T = 60 °C).

Le sujet de cette thèse se situe dans le cadre général des arylations de nucléophiles catalysées par des complexes de métaux de transitions (Cu, Fe) ou réalisées en absence de ces derniers, dans des conditions compétitives et respectueuses de l’environnement. Ces réactions sont d’une importance majeure pour l’industrie chimique. Dans un premier chapitre est tout d’abord décrit un couplage inédit mettant en jeu un sel d’aryldiazonium et un nucléophile azoté (formation de liaison CAr-N). La méthode procède dans des conditions douces via un système catalytique au cuivre peu coûteux et peu toxique. Les produits de couplage obtenus (Ar-NHet) sont d’un intérêt central dans l’industrie pharmaceutique et agrochimique. Dans une deuxième partie nous avons présenté une méthode permettant de réaliser le couplage entre des sels d’aryldiazonium et des dérivés du styrène, à l’aide d’un système t BuOK/DMF. Cette réaction, réalisée pour la première fois en absence de catalyseurs à base de métaux de transition, permet d’accéder, via la formation de liaisons CArsp²-Csp², à des motifs stilbènes variés qui trouvent de nombreuses applications en chimie pharmaceutique. Un deuxième chapitre porte sur l’utilisation de dérivés de l’iode hypervalent permettant la fonctionnalisation de noyaux aromatiques (C-H) ou de dérivés vinyliques (C-H). Une première méthode décrit une réaction de triflimidation directe de composés acétanilides avec une sélectivité exclusive en position para. Deux conditions réactionnelles ont été mises en place pour cette fonctionnalisation. Une première utilise une quantité stœchiométrique de PhI(OAc)2 et une autre utilise une quantité catalytique d’iodotoluène (génération in-situ de l’iode(III)). Cette transformation a conduit à la formation de liaisons CAr-N en présence de bis(trifluorométhane)sulfonimide de lithium (LINTf2) comme nucléophile azoté. Dans une deuxième partie, nous avons montré que l’iodure de bisphosphoranilidène (PNPI), pouvait catalyser la trifluorométhylation vinylique sélective de dérivés du styrène en présence d’un réactif de l’iode hypervalent (l’iode(III)), le réactif de Togni II. Des travaux sont en cours pour tenter de comprendre l’influence positive de l’utilisation de PNPI dans le cas de notre réaction. Un troisième chapitre décrit des résultats préliminaires permettant d’obtenir un rendement honorable (54%) lors du couplage catalysé au fer du 4-iodotoluène avec le phényllithium. Une autre série de test décrit le couplage entre des halogénures d’aryle et des alkyllithium primaires. La méthode semble très efficace, puisque par ailleurs les travaux très récents de la littérature pour des couplages similaires faisant intervenir les mêmes partenaires réactionnels, font appel à des catalyseurs de fer ou de palladium. / This thesis is part of a very general search seek to develop methodologies for environmentally sustainable conversion of small molecules into more valuable substances catalyzed by copper and iron complexes or under metal-free conditions. The work focuses on the functionalization of aromatic rings by C-C or C-N bond formation.In a first chapter, a novel coupling involving an aryldiazonium salt and a nitrogenous nucleophile (CAr-N bond formation) is first described. The method proceeds under mild conditions using a cheap and non-toxic copper catalyst system. The obtained coupling products (Ar-NHet) are of central interest in the pharmaceutical and agrochemical industry. Then in a second part, a method allowing the coupling between aryldiazonium salts and styrene derivatives, using a BuOK / DMF system is presented. This reaction, carried out for the first time in the absence of catalysts based on transition metals, makes it possible to access to various stilbene units which find numerous applications in pharmaceutical chemistry.A second chapter concerns the use of hypervalent iodine derivatives allowing the functionalization of aromatic or vinyl substrates. A first method describes a direct triflimidation reaction of acetanilide compounds with an exclusive selectivity in the para position. Two reactions conditions have been established for this functionalization. One uses a stoichiometric amount of PhI(OAc)2 and another uses a catalytic amount of iodotoluene (in-situ generation of iodine (III)). This transformation resulted in the formation of CAr-N bonds in the presence of lithium bis (trifluoromethane) sulfonimide (LINTf2) as the nitrogen nucleophile. In a second part, we have shown that bisphosphoranilidene iodide (PNPI) can catalyze a selective vinylic trifluoromethylation of styrene derivatives in the presence of a hypervalent iodine reagent (iodine (III)), Togni’s reagent II. Work is under way to try to understand the positive influence of PNPI.A third chapter describes preliminary results of an iron-catalyzed heterocoupling of 4-iodotoluene an phenylithium system allowing the obtention of an honorable yield (54%) during the coupling of 4-iodotoluene with phenyllithium. Another series of tests describes the coupling between aryl halides and primary alkyllithiums. The method seems to be very effective, since very recent work in the literature for similar couplings involving the same reaction partners involves catalysts of iron or palladium.

Ce travail décrit une méthodologie de synthèse pallado-catalysée en milieu liquide ionique [BMIM][BF4] en utilisant des ligands phosphines et polyphosphines pour les réactions d’alcynylation d’arènes et méthoxylation des alcynes. La première partie de ce mémoire est consacrée à une synthèse et une discussion sur l’aspect « chimie durable » des liquides ioniques en particuliers les sels d’imidazoliums, leur synthèse, et leurs propriétés physico-chimiques. La deuxième partie, concerne un rappel bibliographique sur les réactions de couplage carbone-carbone catalysées par les métaux de transition et en particuliers le palladium en milieu liquide ionique. Dans la troisième partie sont présentés les résultats catalytiques obtenus dans le cas des couplages de bromo et chloroarènes et hétéroarènes avec des alcynes terminaux en milieu [BMIM][BF4]. La quatrième partie est consacrée à la synthèse de ligands originaux de type triphosphines et à la réaction d’alkoxylation catalysée par leurs complexes de palladium en milieu [BMIM][BF4]. / The properties of the ionic liquids such as their low melting point, their non-volatility, their thermal stability, and specially their ability to solubilize organic and inorganic compounds, made of them an interest media for organic synthesis. During this work, two principal research orientations were make it with the aim of the development of an efficient and immobilized palladium catalytic system which opens the way to recycling or continuous flow chemistry. The first part of this work was the study of the Heck alkynylation in [BMIM][BF4], using the system palladium monophosphines (PPh3 or imidazolium monophosphines) to make the coupling of a variety of activated and deactivated bromides and chlorides substrates with different terminal alkyne and diyne. The second part of this work was dedicated to the synthesis of new tiphophines ligand and their palladium complexes and the study of their potential in the methoxylation reaction in [BMIM][BF4].

Durant ma thèse, j'ai recherché les conditions pour l'activation / fonctionnalisation de liaisons C-H pour la construction de bi(hétéro)aryles tolérant des groupement fonctionnels réactifs tels que des silyles, des alcènes, des esters ou encore des amides. Par rapport aux protocoles de couplage classiques tels que les réactions de Suzuki, Stille ou Negishi, la fonctionalisation de liaisons C-H fournit des procédures moins coûteuses et plus écologiques si elle tolère des groupements utiles en synthèse. D'abord, nous avons observé que les thiophènes substitués par des silyles en C2 peuvent être arylés avec des bromures d'aryle sans désilylation en présence du précatalyseur Pd(OAc)2/dppb. Les produits de couplage sont obtenus avec de bons rendements et avec inhibition de la réaction de désilylation. Ensuite, nous avons démontré que le système Pd(OAc)2/KOAc sans ligand phosphine, favorise l'arylation directe des hétéroaromatiques et inhibe la réaction de type Heck avec des thiophenes substitués par des alcènes substituées sur les carbones 2 ou 3. Ensuite, nous avons démontré que les fonctions esters sur les hétéroaromatiques peuvent être avantageusement utilisées comme groupements protecteurs, permettant l'arylation directe d'hétéroaromatiques sur le carbone C5. Enfin, l'heteroarylation directe de 2- ou 4-bromobenzamides avec des hétéroarènes catalysée au palladium a été étudiée. En présence de KOAc comme base, aucune formation de liaisons C-C ou C-N par couplage de deux bromobenzamides n'a été observée. / During my thesis, I focused on condition for the activation / functionalisation of C-H bonds for the construction of biaryl derivatives tolerant to the reactive functional groups such as silyl, alkenes, esters or amides. Compared to classic cross-coupling protocols (Suzuki, Stille or Negishi), C-H bond functionalisation provides a costly effective and environmentally attractive procedures. At first, we observed that the silyl-substituted thiophenes can be directly arylated with aryl bromides without desilylation, using the simple Pd(OAc)2/dppb precatalyst for both conversion and desilylation inhibition. Then, we have demonstrated that the Pd(OAc)2/KOAc catalyst system without phosphine ligand, even using as few as 0.1 mol% of Pd catalyst, promotes the direct arylation of heteroaromatics and inhibits the Heck type reaction with 1,2-disubstituted alkenes. In addition, we demonstrated that easily accessible esters on heteroaromatics can be advantageously employed as blocking groups in the course of the direct arylation of several heteroaromatic derivatives. Finally, the palladium-catalyzed direct heteroarylation of 2- or 4-bromobenzamide with heteroarenes was studied. In the presence of KOAc as the base, no formation of C-N or C-C bonds by coupling of two bromobenzamide was observed.

Le présent travail est réalisé dans le cadre de l’étude d’un procédé industriel de densification de matériaux composites carbone/carbone (C/C) destinés aux freins d’avion. Une préforme poreuse de fibres de carbone baigne dans un précurseur liquide et elle est chauffée par induction électromagnétique radio-fréquence. Le précurseur porté à ébullition dans l’espace poral crée un dépôt de carbone dans les zones les plus chaudes ; ce dépôt constitue la matrice du composite. On propose une modélisation physico-chimique de ce procédé afin d’en assurer le contrôle et l’optimisation. Le travail a consisté à développer un solveur couplant l’induction électromagnétique avec les transferts de masse, de chaleur, de mouvement et d’espèces chimiques, en incluant l’ébullition et le dépôt chimique. Le modèle inclut le circuit électrique complet permettant d’effectuer le chauffage : il permet donc de suivre en temps réel et de façon non destructive l’avancement de la densification par l’évolution des grandeurs électriques. Une formulation originale adaptée à la représentation simultanée du liquide, du gaz et de la zone en ébullition a été développée et implémentée avec succès dans un logiciel commercial d’éléments finis. Les résultats de la simulation sont comparés avec les données obtenues sur le moyen expérimental, avec un bon accord. Enfin, la simulation est utilisée pour proposer des pistes d’amélioration du procédé, en altérant la géométrie du dispositif de chauffage par induction et en modifiant la stratégie de pilotage en puissance. / This work has been carried out in the frame of the study of an industrial process for the manufacturing of carbon/carbon (C/C) composite aircraft brake discs. A porous preform made of carbon fibres is immersed in a liquid precursor and is heated by Radio-Frequency electromagnetic induction. The boiling precursor enters the porous preform and yields a carbon deposit in the hottest zones; this deposit will be the carbon matrix of the composite. A physico-chemical process model is proposed in the aim of ensuring its control and optimisation. The work consisted in developing a numerical solver coupling electromagnetic induction heating with heat, mass and species balances accounting for boiling, diffusion and chemical deposition reactions. The model includes the complete electrical circuit of the heating device: it therefore allows real-time, non-destructive monitoring of the infiltration progress through the evolution of the electrical properties. An original formulation has been designed to simultaneously describe the liquid, the gas and the boiling zone; it has been implemented in a commercial Finite Element software package and validated physically with respect to experimental data, with a good agreement. Finally, the simulation software has been used to propose directions for process improvements, through alterations of the inductive heating device geometry or of the heating power supply program.

Les travaux rapportés dans ce mémoire concernent le développement de nouvelles réactions métallo-catalysées pour la création de liaison carbone-hétéroatome et carbone-carbone ainsi que leurs applications à la synthèse de produits biologiquement actifs. La première partie de ce manuscrit est consacrée à l'étude de la réactivité des sucres dans les couplages organométalliques. Des conditions ont été développées pour la création de la liaison C-S entre glycosyl thiols et partenaires arylés. De plus, la création de la liaison carbone azote de glycosyl amines avec des acides boroniques a été étudiée. Les produits synthétisés dans cette première partie ont été évalués pour leur potentiel d'inhibition de la Lectine A chez Pseudomonas aeruginosa, impliquée dans de sévères infections pulmonaires.La seconde partie de ce travail est dédiée à la création d'une série inédite d'analogues du 6BrCaQ, inhibiteurs de la Hsp90 ainsi que leur évaluation biologique. Cette nouvelle série est obtenue grâce à une nouvelle méthodologie de synthèse basée sur l'activation C-H entre un hétérocycle halogéné et son partenaire C-H activable. L'activité antiproliférative et l'inhibition de la Hsp90 ont été évaluées et seront présentées dans ce manuscrit. / The work reported in this dissertation concerns the development of new metal-catalyzed reactions for the creation of carbon-heteroatom and carbon-carbon bonds as well as their applications to the synthesis of biologically active products.The first part of this manuscript is devoted to the study of the reactivity of sugars as nucleophiles in organometallic couplings. Conditions were developed for the creation of the C-S bond between glycosyl thiols and aryl partners. Moreover, the creation of the nitrogen carbon bond of glycosyl amine with boronic acids was studied. The products synthesized in this first part have been evaluated for their potential to inhibit the lectin A, in Pseudomonas aeruginosa related lung infections.The second part of this work is dedicated to the creation of a new series of 6BrCaQ analogues as Hsp90 inhibitors and their biological evaluation. This new series was synthetized through a new CH activation methodology. The antitumoral potential was evaluated and will be presented in this manuscript.

In the aviation industry, the use of software development tools is not as easily adopted as in other industries. Due to the catastrophic consequences of software errors in airborne systems, software development processes has rigorous requirements. One of these requirements is that a code standard must be followed. Code standards are used to exclude code constructions which could result in unwanted behaviours. The process of manually ensuring a specific code standard can be costly. This process could be automated by a tool for static code analysis, however, this requires a formal qualification. This thesis evaluates the process of qualifying a tool for static code analysis in accordance with the requirements of the major aviation authorities EASA and FAA. To describe the qualification process, a literature study was conducted. To further explain how an existing tool could be put through the qualification process, a case study of the existing tool Parasoft C/C++ test was conducted. The results of the literature study show what processes must be completed in order to qualify a static code analysis tool. Importantly, the study shows that no requirements are put on the development process of the tool. This was an important takeaway as it meant that an existing tool could be qualified without any additional data from the developer of the tool. The case study of Parasoft C/C++ test showed how the tool could be configured and verified to analyze code in accordance with a small set of code rules. Furthermore, three documents including qualification data were produced showing how the qualification process should be documented in order to communicate the process to an authority. The results of the thesis do not provide the full picture of how a tool could be qualified as the software, in which the tool is used, is considerations the are specific to the software the tool is used to develop still need to be taken into consideration. The thesis does, however, provide guidance on the majority of the applicable requirements. Future research could be done to provide the complete picture of the qualification process, as well as how the process would look like for other types of tools. / Inom flygindustrin är användandet av olika programmeringsverktyg inte lika självklart som inom andra industrier. På grund av de katastrofala konsekvenser som fel i mjukvaran i ett flygplan kan resultera i finns det rigorösa krav på mjukvaruutvecklingsprocessen. Ett av dessa krav är att en viss kodstandard måste upprätthållas. Kodstandarder används för att exkludera vissa strukturer i kod som kan leda till oönskat beteende. Upprätthållandet av en viss kodstandard är en långdragen process att genomföra manuellt, och kan därför automatiseras med hjälp av ett statiskt kodanalysverktyg. För att kunna använda ett sådant verktyg behövs däremot en formell verktygskvalificering. I denna uppsats kommer kvalificeringsprocessen av ett verktyg för statisk kodanalys att evalueras enligt de krav som de två stora flygmyndigheterna EASA och FAA ställer. För att förklara processen av att kvalificera ett sådant verktyg gjordes en litteraturstudie följt av en fallstudie av det existerande verktyget Parasoft C/C++ test. Resultaten av litteraturstudien beskriver de olika processerna som måste genomföras för att kvalificera ett statiskt kodanalysverktyg. Noterbart är att resultaten visar att inga krav ställs på utvecklingsprocessen av verktyget själv. Detta betyder att ett existerande kommersiellt verktyg kan kvalificeras utan att verktygsutvecklarna själva behöver bidra med extra information. Fallstudien visade hur verktyget Parasoft C/C++ test kan konfigureras och verifieras att följa en viss kodstandard. Vidare resulterade fallstudien i utkast av de nödvändiga dokumenten som behöver produceras för att kommunicera kvalificeringsprocessen till en myndighet. De resultat som presenteras i denna uppsats är i sig inte tillräckliga för beskriva hela kvalificeringsprocessen. Ytterligare överväganden som är specifika till den mjukvaran som verktyget ska användas till att utveckla måste göras för att en komplett kvalificering ska kunna genomföras. Uppsatsen bidrar däremot med riktlinjer och vägledning av majoriteten av de processerna som behöver genomföras. Ytterligare forskning kan göras för att bidra med den kompletta bilden av verktygskvalificering av ett statiskt kodanalysverktyg, samt hur kvalificering kan göras av andra typer av verktyg.