Au cours des dernières années, de nombreux progrès ont été réalisés dans le domaine de la chimie du fluor. Diverses équipes ont contribué au développement de nouvelles méthodologies ainsi qu'à la mise au point de réactifs de fluoration trouvant de larges applications au sein de la communauté scientifique. Au cours de ces travaux, nous nous sommes intéressés à l'association du fluor à des hétéroatomes. Cet intérêt s'explique par les propriétés de ces groupements. En effet, ils permettent ainsi d'augmenter la lipophilie des molécules sur lesquelles ils sont introduits, en particulier le motif SCF3. Durant les dernières années, nous avons développé trois réactifs de trifluorométhylthiolation stables qui ont pu être par la suite utilisé en synthèse aussi bien par notre groupe que par d'autres équipes.A partir de ces résultats, nous avons récemment étendu cette thématique vers le développement de réactifs de fluoroalkylthiolation en conditions électrophiles. Ainsi, deux réactifs portant le motif SCF2FG (FG=groupe fonctionnel) ont été développés et utilisés avec succès dans diverses réactions. Aux vues de ces résultats, ces réactifs permettent l'accès à de nouvelles molécules fluoroalkylthiolées fonctionnalisées ; mais également à leur post-transformation.Nous avons également étudié l'association du fluor avec un autre élément de la famille des chalcogènes ; le sélénium. Les composés fluoroalkylséléniés sont moins étudiés que leurs analogues soufrés. Dans ces travaux, nous reportons une nouvelle stratégie monotopique pour accéder à diverses molécules trifluorométhylséléniés via la formation in situ de l'intermédiaire CF3SeCl à partir d'un pré-réactif facile à manipuler, le trifluorométhylséléniure de benzyle. Des analogues et homologues de ce pré-réactif ont été synthétisés et utilisés pour conduire à des composés SeCF2R. Certains des produits synthétisés ont été employés comme réactifs de départ dans des réactions nucléophiles de radiomarquage au fluor-18. Ainsi, nous avons pu accéder pour la première fois à des molécules comportant le groupement (18F)F3CSe offrant la possibilité d'utiliser le sélénium dans des molécules marquées au fluor-18 / During the last years a lot of progress has been done in the fluorine field. Various groups contributed by developing methodologies or fluorinated reagents that find a wide use nowadays within the scientific community. Among them, we were concentrated in exploiting the association of fluorine with heteroatoms. Such an interest is totally comprehensible considering the changes that fluorine is able to organic compounds. Fluorine is well known for increasing the lipophilicity of the compounds bearing it and one of the most lipophilic motifs is the SCF3 motif. During the last years we have developed three bench-stable trifluoromethylthiolating reagents that were used in synthetic chemistry from us and other groups as well. Starting from the results obtained in this field, recently we expanded our interest towards the development of reagents that act as fluoroalkylthiolating compounds in electrophilic reactions. Thus, two reagents bearing a SCF2FG (FG= functional group) motif were developed and successfully used in SEAr reactions. Thus, such reagents not only opened the way to access various new fluoroalkylthiolated molecules, but also the obtained compounds could be post-functionalized.In this dissertation we also studied the association of fluorine with another chalcogen, Selenium. Fluoroalkylselenolated compounds are less studied respect to the thiolated analogs. Herein, we report a new one-pot strategy to access various trifluoromethylsalenolated compounds through in situ formation of F3CSeCl starting from the easy-to-handle pre-reagent trifluoromethyl benzyl selenide. Also analogs and homologs of the reagent were synthesized and successfully used in reactions leading RCF2Se-addcuts. Some of the synthesized adducts were also used as starting materials innucleophilic 18F-labeling reactions. Thus we accessed for the first time [18F]F3CSe molecules opening the way to selenium in 18F radiolabeling

Les molécules organiques fluorées sont de plus en plus représentées dans une grande diversité de domaines (e.g. industrie pharmaceutique et agroalimentaire, matériaux, etc.) malgré leur faible occurrence dans la nature. Ceci est dû aux propriétés uniques de l’atome de fluor : lipophilie, stabilité métabolique, conformation, etc. L’association d’un groupement fluoré avec un hétéroatome permet d’obtenir de nouvelles propriétés. C’est pourquoi au début des années 2010, certains groupes de recherche se sont focalisés sur la chimie du SCF3 et son introduction sur des molécules organiques. En effet, ce motif présente un des caractères lipophiles les plus élevés (paramètre de Hansch Leo : p = 1,44). A la fin des années 2000, le groupe de Thierry Billard a développé une série de réactifs, les trifluorométhanesulfénamides, permettant de trifluorométhylthioler de manière directe et électrophile une large gamme de nucléophiles. Récemment, nous avons démontré que la « seconde génération » des trifluorométhanesulfénamides pouvait réagir de manière nucléophile par inversion de polarité en présence d’iodures. Ce réactif stable en condition aérobie présente donc deux réactivités différentes suivant les conditions de la réaction.Contrairement à son analogue soufré, très peu de méthodologies ont été développées afin d’introduire le motif SeRf sur des molécules bien que le sélénium constitue un nutriment essentiel chez l’être humain. L’année dernière, nous avons rapporté la synthèse d’une série de pré réactifs permettant la fluoroalkylsélénolation directe et électrophile de divers nucléophiles. La diversité des groupements fluoroalkylséléniés permet donc d’obtenir une modulation des propriétés physico chimiques. Enfin, le paramètre de Hansch Leo de SeCF3 a été mesuré pour la première fois (p = 1,29 ± 0,14) et montre que ce motif est l’un des plus lipophiles derrière son analogue soufré. Bien que des avancées majeures aient été réalisées récemment, la marge de progression autour de cette chimie est encore grande. C’est pourquoi il faut continuer les efforts dans le développement de nouveaux réactifs et de nouvelles méthodologies / Organofluorine compounds are widely known for their various applications (e.g. pharmaceutical and agrochemical industry, materials) whereas only a dozen have been identified in nature. This difference is due to the unique properties of the fluorine atom: lipophilicity, metabolic stability, conformation, etc. The combination of heteroatoms with a fluorinated moiety is able to modulate theses properties. Therefore, since early 2010s, many efforts have been devoted to introduce the SCF3 moiety onto molecules. This substituent shows high lipophilicity (Hansch Leo parameter: p = 1,44). By the end of 2000s, the Billard’s group developed reagents, named trifluoromethanesulfenamides, able to perform trifluoromethylthiolation on a large range of nucleophiles in a direct and electrophilic fashion. Recently, the « second generation » of trifluoromethanesulfenamides has demonstrated another reactivity. Indeed, in the presence of iodide anion, the polarity of the sulfur atom is inverted allowing reactions with electrophiles. Therefore, this stable reagent is able to react with both electrophiles and nucleophiles.Selenium constitutes an essential nutriment to humans. However, only a few methodologies have been developed to introduce SeRf moieties onto molecules. Lately, our group has reported the synthesis of diverse pre reagents able to perform the fluoroalkylselenolation of various nucleophiles in a direct and electrophilic fashion. The range of fluoroalkylselenolated moieties offers modulation of molecules’ physicochemical properties. Finally and for the first time, the Hansch Leo parameter of SeCF3 moiety has been measured (p = 1,29 ± 0,14), establishing this substituent as one of the most lipophilic ones. Many recent advances have been made and published on the topic but there is clearly room for improvement. Therefore, further efforts need to be dedicated for the development of new methodologies and reagents

De nos jours, les composés fluorés sont de plus en plus présents dans notre quotidien et gagnent tous les domaines d’application des sciences de la vie (industries pharmaceutique et agrochimique) mais également dans les matériaux. Cet engouement croissant s’explique de part les caractéristiques uniques que confèrent les motifs fluorés lorsqu’ils sont introduits sur une molécule. En outre, l’association du fluor avec des hétéroatomes, et notamment les chalcogènes, a permis d’apporter de nouvelles propriétés d’intérêt (lipophilie, conformation, stabilité métabolique). Ces deux dernières décennies ont vu la croissance exponentielle des développements autour des motifs OCF3, SCF3 et de leurs dérivés. Bien moins étudié que ses analogues, le groupement SeCF3 n’a pas connu le même essor en dépit des propriétés prometteuses. En effet, communément craint à cause de sa plus grande toxicité, peu de méthodes d’introduction de ce motif ont été décrites. Le sélénium est pourtant un oligoélément essentiel chez l’Homme et est particulièrement étudié en médecine pour ses propriétés anti-oxydantes. Ce manuscrit est dédié à l’introduction directe du groupement fluoroalkylsélénium SeRF sur divers substrats organiques à travers deux générations de réactifs et de leurs dérivés : les chlorures de fluoroalkylsélénium ClSeRF et les fluoroalkyltoluènesélénosulfonates TsSeRF. Si le premier a été impliqué dans dans diverses réactions électrophiles, l’émergence du second a permis de franchir les obstacles synthétiques rencontrés. De plus, en fonction des conditions opératoires, les réactifs TsSeRF peuvent introduire le motif fluoroalkylsélénié de manière électrophile, radicalaire ou nucléophilie. Cette versatilité s’avère être un outil synthétique de choix pour cette chimie. L’apport de ce réactif a contribué aux récents développements autour du motif SeCF3. Cependant, des efforts restent à fournir notamment afin d’apporter des données quant à la toxicité de ce motif lorsqu’il est introduit sur un composé organique. Celles ci ouvriraient alors le champ vers de potentielles applications / Nowadays, organofluorine compounds are widely used, with applications in all fields of life sciences (pharmaceuticals and agrochemicals) as well as materials. This growing interest is due to the unique properties induced by fluorinated motifs. In this context, the association of fluorine with heteroatoms such as chalcogens allows its properties of interest (lipophilicity, conformation, metabolic stability) to be modulated. The development of OCF3, SCF3 and their derivatives has significantly expanded during the past two decades. Despite its promising properties, the selenylated analog SeCF3 has been less studied. Indeed, selenium is well known to be more toxic. Thus, only few methodologies were reported in the literature. However, selenium is an essential trace element for humans and it is well studied in medicinal chemistry for its anti-oxidant properties. This manuscript is devoted to the direct introduction of the fluoroalkylselenylated moiety SeRF onto organic substrates through two generations of reagents: fluoroalkylselenyl chlorides, ClSeRF and fluoroalkyltolueneselenosulfonates, TsSeRF. On the one hand, the former was involved in various electrophilic reactions. On the other hand, the design and the synthesis of the latter allowed challenging transformations to be achieved. Moreover, depending on the conditions, TsSeRF derivatives appeared to be highly versatile since the fluorinated motif can be introduced as electrophile, radical or nucleophile. This unique behavior can be a useful synthetic tool in organofluorine chemistry. TsSeRF reagents are already well established in modern strategies for the introduction of fluoroalkylselenylated moieties. Nevertheless, efforts are still needed to shed some light on the toxicity of the SeRF-containing molecules. Such improvements will pave the way for future applications of this chemistry.