Au cours de ce travail de recherche, nous nous sommes intéressés à la réaction d'hydrosilylation asymétrique de diverses cétones aromatiques catalysée par des complexes chiraux du cuivre. Un premier système catalytique mis au point à partir du fluorure de cuivre (II) et du ligand (S)-BINAP (1 mol %) a permis d'atteindre 92 % d'excès énantiomérique en alcools chiraux obtenus. L'aspect fondamental de ce procédé réside dans l'effet accélérateur de l'oxygène. Nous avons alors mis au point une méthode de réduction de diverses cétones aromatiques dans des conditions douces et à l'air. Un deuxième système catalytique, plus efficace en termes de réactivité et de sélectivité, mis au point à partir de fluorure de cuivre (I) et de ligands diphosphines chiraux a permis de réduire de façon catalytique et énantiosélective diverses cétones aromatiques. L'effet accélérateur de l'oxygène est nettement plus marqué comparé au système au fluorure de cuivre (II). L'optimisation est réalisée en présence de ligands encombrés de la famille de la MeO-BIPHEP. Une méthode de réduction de cétones aromatiques pratique, douce, efficace, sélective (jusqu'à 95 % e.e.) et avec des taux catalytiques particulièrement intéressants (< 0,05 mol %) est alors proposée. L'étude mécanistique entreprise nous a permis de préciser certaines étapes du cycle catalytique envisagé pour cette réaction et de souligner la complexité de la réaction étudiée. Mots-clés : catalyse asymétrique, hydrosilylation asymétrique, hydrure de cuivre, effet de l'oxygène, étude mécanistique. / During this research work, we have studied the asymmetric hydrosilylation reaction of various aromatic ketones catalysed by chiral copper complexes. The first system, based on copper fluoride (II) and (S)-BINAP as ligand (1 mol %), allowed us to achieve up to 92% e.e. in chiral alcohols. The fundamental aspect of this reaction is based on the accelerating effect of oxygen. A smooth method of various aromatic ketones was therefore established under air atmosphere. A second catalytic system, based on copper fluoride (I) and diphosphine ligands, was developed. This system was found to be more efficient in terms of reactivity and selectivity for the reduction of various aromatic ketones than the first system. An increase in sensitivity to the accelerating effect of the oxygen was observed with this copper (I) system. Some optimisations have shown than hindered ligands such as MeO-BIPEPH furnish up to 95% e.e. in the presence of a very low catalytic loading (< 0,05 mol %). Those conditions allowed the reduction of aromatic ketones in practical, soft, efficient and selective conditions. The mechanistic study enabled us to get a better understanding of the catalytic cycle but also pointed out the complexity of the reaction. Keywords: asymmetric catalysis, asymmetric hydrosilylation, copper hydride, oxygen effect, mechanistic investigation.

Les triarylbismuths sont des réactifs organométalliques d’un intérêt croissant en synthèse organique, pour leur aptitude à transférer leurs trois groupements aryles dans les réactions de couplage croisé C-C pallado-catalysées. Ces réactifs essentiellement non toxiques et « économiques en atomes » sont attrayants dans le cadre d’une chimie plus respectueuse de l’environnement, et présentent des applications en chimie pharmaceutique et en science des matériaux. Cependant, leur développement est ralenti par le manque de connaissances théoriques à leur sujet. Cette thèse vise alors à comprendre la réactivité de ces espèces en confrontant les données expérimentales avec celles obtenues à travers une étude théorique fondamentale (propriétés structurelles, spectroscopiques, thermodynamiques et cinétiques) résultant de calculs DFT. Le but ultime est de prévoir de nouvelles réactivités et sélectivités. Un premier volet se rapporte à une étude comparative de relation structure-propriétés sur des composés incluant un pnictogène comme atome central, tel que le bismuth, et sur différents organobismuths. Les données expérimentales existantes (cristallographiques, RMN, IR) ont été comparées aux résultats théoriques (structures, énergies, modes de vibration, indices de réactivité, etc.). Une fois les propriétés intrinsèques de ces composés mises en évidence et la méthode DFT validée, une nouvelle étude de relation structure-réactivité a été entreprise. Dans ce deuxième volet, nous avons validé le mécanisme des réactions de couplage croisé impliquant des triarylbismuths catalysées par le palladium. Les trois étapes principales du cycle catalytique ont été examinées, à savoir l'addition oxydante, la transmetallation et l'élimination réductrice, et validées en caractérisant les différents intermédiaires et états de transition. La deuxième étape de transmetallation impliquant les triarylbismuths a également fait l'objet d'une étude approfondie. En particulier, la transférabilité des trois groupements aryles et l'influence des substituants (effets électroniques et stériques) sur les barrières de transfert ont été évaluées. Enfin, la réactivité des triarylbismuths a été comparée avec celle d’autres organométalliques afin de développer de nouvelles voies de synthèse / Triarylbismuths are organometallic reagents of growing interest for organic synthesis, for their ability to transfer the three aryl moieties in C-C Pd-catalysed cross-coupling reactions. These essentially non-toxic, atom efficient reactants are attractive in the context of environment-friendly chemistry and have applications in pharmaceutical chemistry and in material science. However, their development is hampered by lack of theoretical understanding. This thesis aims to explore the reactivity of these species by comparing the experimental data to fundamental theoretical studies (structural, spectroscopic, thermodynamic and kinetic properties) resulting from DFT calculations. The ultimate goal is to predict new reactivities and selectivities. A first approach consists in a comparative study on the relation between structure and properties in compounds having a pnictogen central atom like bismuth, and in different organobismuths. The existing experimental data (crystallographic, NMR, IR) were compared to the results of theoretical calculations (structures, energies, vibrational modes, reactivity parameters, etc.). After highlighting the intrinsic properties of these compounds and validating the DFT method, a new study was undertaken to elucidate the relations between structure and reactivity. This second investigation enabled us to validate the mechanism of the cross-coupling reaction involving triarylbismuths under palladium catalysis. The three major steps of the catalytic cycle have been examined, i.e. the oxidative addition, transmetallation and reductive elimination, and validated by characterizing the different intermediates and transition states. The second transmetalation step involving the triarylbismuths has also been deeply investigated. The transferability of the three aryl groups and the influence of the electronic and steric effects of the substituents on the energy barrier have been evaluated. Finally, the reactivity of triarylbismuths has been compared with that of other organometallics, to develop new synthetic approaches

Ce travail de thèse aborde l’étude mécanistique de systèmes photoamorceurs complexes et la modélisation cinétique du processus de photopolymérisation. Dans un premier temps, le mécanisme photochimique d’un système combinant le [Ru(bpy)3]2+ et des agents RAFT pour l’amorçage et le contrôle d’un processus radicalaire a été étudié. Un transfert d’énergie a été clairement démontré, contredisant le mécanisme de transfert d’électron généralement proposé. Un système photoamorceur à 3 composants bicyclique dual ITX/IOD+/RSH a ensuite été considéré pour la synthèse de matériaux hybrides organiques-inorganiques. Sous excitation lumineuse, ce système produit simultanément des radicaux et des protons, permettant d’amorcer, respectivement, des processus de polymérisation radicalaire et sol-gel. Dans un second temps, l’interdépendance entre les cinétiques de photopolymérisation et l’évolution des propriétés du milieu réactionnel a été étudiée par le biais du développement d’un modèle cinétique permettant la simulation de l’intégralité du processus de photopolymérisation. Des systèmes photoamorceurs de complexité croissante ont été inclus afin d’étudier les spécificités de leurs cinétiques. Un système de type I a permis de mettre en évidence les modes de terminaison majoritaires et leur évolution au cours de la synthèse des polymères, tandis que le rôle non négligeable du transfert d’électron inverse a été mis en exergue pour des systèmes photoamorceurs de type II. La fonction d’agent de terminaison d’un photoproduit issu d’un colorant cationique, ainsi que certaines spécificités des systèmes photocycliques à 3 composants, ont été finalement étudiés grâce à la modélisation. / This thesis deals with the mechanistic study of complex photoinitiating systems and the kinetic modeling of the photopolymerization process. In a first time, the photochemical mechanism of a system combining [Ru(bpy)3]2+ and RAFT agents for the initiation and control of a radical process has been studied. An energy transfer has been clearly demonstrated, contradicting the electron transfer mechanism generally proposed. A dual bicyclic three-component photoinitiating system ITX/IOD+/RSH has been considered for the synthesis of organic-inorganic hybrid materials. Under light exposure, this system produces simultaneously radicals and protons, enabling the initiation of a radical polymerization and a sol-gel process, respectively. In a second time, interdependence between photopolymerization kinetics and evolution of the medium’s properties has been studied, through developing a kinetic model for the simulation of the whole photopolymerization process. Photoinitiating systems of growing complexity have been included in order to study specificities of their kinetics. A type-I system has shown major termination modes and their evolution during the polymer synthesis, while the non-negligible role of back electron transfer has been highlighted for type-II photoinitiating systems. Role of terminating agent of a photoproduct based on a cationic dye, as well as some specificities of photocyclic three-component systems, have been finally studied with the model.