L'utilisation de matières premières renouvelables issues de la biomasse a récemment trouvé un regain d'intérêt pour des raisons économiques et écologiques. Les triglycérides issus d'oléagineux, les terpènes extraits de plantes, et les dérivés phénoliques contenus dans la lignine représentent de grandes familles de molécules naturelles qui offrent un potentiel important pour l'accès à des produits à haute valeur ajoutée. Dans ce contexte, des transformations par catalyse homogène offrent des perspectives intéressantes dans le cadre d'une chimie verte et durable. La métathèse des oléfines en présence de catalyseurs commerciaux du ruthénium a permis d'accéder à de nouveaux terpènes fonctionnalisés par métathèse croisée avec des oléfines fonctionnelles pauvres en électron. L'application de la même réaction de métathèse à des dérivés de l'eugénol en contrôlant en même temps la position de la double liaison terminale dans ces substrats a permis l'accès à de nouveaux dérivés allyliques du phénol par métathèse croisée avec des acrylates, l'acrylonitrile et les acrylamides. Enfin une cascade réactionnelle mettant en jeu la métathèse croisée de dérivés d'esters gras, de terpènes et de l'eugénol insaturés avec des chlorures allyliques suivie d'une réaction d'élimination a conduit à une méthode générale de formation de diènes conjugués terminaux. Ces réactions séquentielles en un seul pot permettent de diminuer les quantités de déchets générés pendant les traitements intermédiaires. Ces transformations catalytiques de ressources renouvelables ont été réalisées dans des solvants ''verts'' tels que des dialkyl carbonates ou en absence de solvant, leur permettant ainsi de répondre à plusieurs critères de la chimie verte. / The utilization of renewable feedstocks arising from biomass has recently found a renewed interest for economic and ecological reasons. Triglycerides arising from oil seeds, terpenes extracted from plants, and phenolic derivatives found in lignin represent important families of natural molecules with important potential for the access to high added value products. In this context, homogeneous catalytic transformations offer interesting perspectives towards green and sustainable chemistry. Olefin metathesis in the presence of commercially available ruthenium catalysts has given access to new functionalized terpenes using cross metathesis with electron deficient alkenes. The same type of reaction applied to eugenol derivatives controlling at the same time the position of their terminal double bond has provided access to new allylic derivatives of phenol by using acrylates, acrylonitrile and acrylamides as cross metathesis partners. Finally a cascade reaction involving cross metathesis of fatty ester, terpene and eugenol derivatives with allylic chlorides followed by an elimination reaction has led to a general method for the synthesis of terminal conjugated dienes. These sequential reactions in one pot allow decreasing the amount of wastes, which are usually generated during intermediate treatments. The reported catalytic transformations of renewable resources have been carried out in green solvents such as dialkyl carbonates or without solvent under neat conditions, and thus fulfill several criteria of green chemistry.

La détection par RPE en solution du radical NO n’est possible qu’après piégeage sur une molécule appropriée. Les travaux décrits dans ce manuscrit concernent l’étude des potentialités des composés PG3 et DSB dans ce domaine : ces deux molécules possèdent un motif diénique conjugué devant permettre, après une cycloaddition [4+1] avec NO, l’obtention d’adduits nitroxyde détectables en RPE. En présence d’oxygène, le PG3 piège efficacement NO et NO2 dans le tert-butylbenzène, conduisant respectivement à un nitroxyde et à un oxynitroxyde stables avec des spectres de RPE très caractéristiques. En solvant plus polaire ou en milieu aqueux, le PG3 ne piège pas directement NO mais son dérivé oxydé NO2. Le DSB a montré, en présence d’oxygène, une bonne capacité de piégeage du radical NO dans divers solvants organiques, conduisant à un nitroxyde cyclique stable aisément indentifiable par RPE, bien qu’aucun adduit n’ait jamais été observé par RPE après réaction avec NO2. Les deux composés PG3 et DSB sont stables et ne nécessitent donc pas d’être générés in situ. L’ensemble des résultats obtenus relance l’intérêt d’utiliser des diènes conjugués comme piège à NO, bien que des composés plus hydrophiles doivent maintenant être élaborés en vue d’utilisations en milieux biologiques. / NO radical requires to be trapped before its EPR detection in solution. The work described therein deals with the study of the potentialities of the compounds PG3 and DSB in this field: both molecules show a conjugated diene moiety that could allow a [4+1] cycloaddition with NO, thereby yielding EPR detectable nitroxide adducts. In the presence of oxygen, PG3 trapped efficiently NO and NO2 radicals in tert-butylbenzene, leading to stable cyclic nitroxide and oxynitroxide, respectively, with characteristic EPR spectra. In more polar solvents and in aqueous media, PG3 was found to trap NO2, formed after NO oxidation, rather than NO itself. In the presence of oxygen, DSB trapped efficiently NO in various solvents, yielding a stable cyclic nitroxide easily identified on the basis of its EPR spectrum, though no EPR signal was ever detected after reaction between DSB and NO2. PG3 and DSB both showed a high thermal stability and no in situ generation is necessary. All these results re-boost interest in using conjugated dienes as NO traps, though more hydrophilic compounds should now be elaborated for biological applications.

Un des défis majeurs du 21ème siècle sera l'économie d'énergie, c'est pourquoi nous recherchons actuellement la plus grande efficacité du matériel et des procédés industriels, couplée à une économie en énergie. La chimie organique moderne n'échappe pas à ce constat et doit en plus fournir les besoins croissants de nouvelles molécules dans le domaine pharmaceutique, l'agrochimie ainsi que la recherche de nouveaux matériaux. L'utilisation de catalyseur à base de métaux de transition a permis de limiter les étapes de synthèse, de diminuer les quantités de réactifs ainsi que d'augmenter l'efficacité des procédés, et donc de réaliser ces économies. De plus, les précurseurs catalytiques, notamment à base de ruthénium, ont permis de créer de nouvelles combinaisons qui ne sont pas permises par les systèmes dit classiques. La transformation d'alcynes catalysée au ruthénium est un outil puissant nous permettant d'accéder en peu d'étapes de synthèse à des molécules polyfonctionnelles. La synthèse de dérivés 1-halo-1,3-diéniques a été réalisé par dimérisation d'alcynes et addition concomitante d'un proton et d'un halogénure. Ces dérivés sont intéressants et pourront être utilisés comme synthon, car de par la présence d'halogènes, les fonctionnalisations et l'incorporation de l'unité 1,3-diènique à des structures plus complexes sont possibles. L'addition d'un halogènure d'hydrogène sur différents alcynes représente la voie de synthèse la plus économique d'un point de vue atomique pour la préparation d'halogénures de vinyles. La catalyse au ruthénium permet d'effectuer cette réaction à température ambiante. Enfin, en appliquant la dimérisation d'alcynes aux diynes, de nouveaux matériaux photoluminescents ont été synthètisés par catalyse au ruthénium. / One of great challenges of this new century will be energy saving. In this order we are looking the most efficient and energy saving equipments and industrial processes. Modern organic chemistry is not an exception, and has to develop more and more molecules to the needs of pharmaceutical, agrochemical and the search for new materials. Shorter synthesis, less quantity of reactants and increased efficiency of reactions can be done by the use of catalyst based on transition metals. Moreover, new reactions have been discovering by the use of catalysts based on transition metal, in particular with catalysts based on ruthenium. This thesis describes the development of new reactions to synthetize complex products from simple reactant as alkynes, by the use of ruthenium-based catalyst. In the first chapter, an efficient, novel and direct access to 1-halo-1,3-butadienes is developed. This stereoselective ruthenium-catalysed reaction proceeds under mild conditions via the head-to-head oxidative coupling of two alkynes and a concomitant hydrohalogenation. In the second chapter, the synthesis of vinyl halide derivatives is developed. The reaction proceeds very fast at room temperature via the Markovnikov addition of hydrogen halide to alkynes. In the third chapter, by application of dimerisation of alkynes to diynes, access to new π-conjugated polymers is developed. UV-visible absorption and emission properties of these polymers will be exposed.

Nous effectué des réactions de cyclisations [3 +2] énantiosélectives entre des allénoates et des énones, catalyseées par des phosphines, donnant accès à des hétérocycles soufrés présentant des motifs moléculaires spirocycliques porteurs de nombreux centres asymétriques. De bons rendements chimiques et des bon excès énantiomériques ont été obtenus en utilisant le (S,S)-FerroPHANE comme le catalyseur chiral.D’autre part, nous avons développé de nouvelles réactions catalysées par les phosphines donnant accès à des hétérocycles azotés. En tenant de la réactivité des phosphines connue dans la Littérature, nous avons envisagé des substrats permettant la combinaison de différents processus catalytique.Des réactions de cyclisation [3+2], catalysées par les phosphines, entre des imines et des diènes conjugués, doublement activés à leurs extrémités, permet d’accéder en une seule étape à des 3-pyrrolines tri-substituées de manière diastéréosélective. Nous avons alors évalué les possibilités et limitation de cette nouvelle voie d’accès aux pyrrolines en mettant en jeu de toute une gamme de diènes et d’imines diversement fonctionnalisés.Nous avons ensuite étudié ce nouveau mode de cyclisation en utilisant des diènes où l’une des deux insaturations est inscrite dans un cycle. Dans le cas de ces substrats cycliques, des composés portant le motif hexahydroisoindol-4-one ont été obtenus de manière très efficace.Enfin, il a été montré que des diènes portant le motif coumarine réagissaient avec des imines en présence de quantités stœchiométriques de phosphine et d'eau pour donner lieu à un processus domino sans précédent: une réaction de aza-Morita-Baylis Hillman suivi d’une réaction de réduction. Ce processus s'est avéré très chimiosélectif et procède avec un excellent contrôle des configurations relatives des deux centres asymétriques contigus nouvellement formés.L’ensemble de ces études ont permis de mettre en valeur l’efficacité de la catalyse par les phosphines nucléophiles pour la formation d’hétérocycles soufrés et azotés, structurellement diversifiés et hautement fonctionnalisés, à partir de matières premières facilement accessibles. / We have applied the enantioselective [3+2] cyclisations between allenoates and enones, under phosphine catalysis, to the asymmetric synthesis of sulfides and sulfoxides displaying unprecedented spirocyclic molecular scaffolds and multiple stereocentres. Notably, good yields and e.e’s were obtained by using (S,S)-FerroPHANE as the chiral catalyst. Then, we established a highly diastereoselective oxidation procedure which converts the enantiomerically enriched spirocyclic sulfides into the corresponding sulfoxides. On the other hand, we have developed new phosphine promoted reactions for the synthesis of nitrogen heterocycles. From the known modes of action of phosphine nucleophiles, we have designed new combinations of properly functionalized substrates that have been processed in the presence of phosphorus catalysts. The [3+2] annulation reaction between imines and acyclic conjugated dienes, properly activated by electron withdrawing groups on both ends, affords a new efficient and diastereoselective approach to functionalized 3-pyrrolines, under phosphine catalysis. We have studied the scope and limitations of this strategy by considering a whole range of differently substituted dienes and imines. As an extension, we have also considered analogous cyclizations between imines and cyclic conjugated dienes in which one of the double bonds is embedded in a cyclic moiety which afforded the functionalized hexahydroisoindol-4-one derivatives. Coumarin derived dienes reacted however with stoichiometric amounts of phosphine and water to give an unprecedented domino process, i.e. a formal aza-Baylis Hillman-reduction sequence. The process proved to be highly chemoselective and allowed an excellent stereochemical control of the relative configurations of two, newly created, contiguous carbon centres.These studies have demonstrated that the phosphine catalysis affords simple and efficient methodologies for the synthesis of structurally diverse and highly functionalized heterocycles, starting from easily available starting materials