Un intérêt croissant est porté à la préparation de glucides polyfluorés. Le remplacement de fonctions hydroxyles par des atomes de fluor sur des squelettes d'hexoses pourrait permettre de découvrir de nouvelles molécules aux propriétés uniques. Les glycomimétiques fluorés sont des outils précieux pour l’étude de divers processus biochimiques. Dans nos activités de recherches visant à l’élaboration de nouvelles voies d’accès aux glucides fluorés, nous avons décrit la synthèse d’une série de galactopyranosides mono- et polyfluorés. Le défi synthétique que cela représente, associé à la rareté de certains de ces composés, nous a incités à évaluer leur profil biologique sur une protéine galactophile modèle, la PA-IL, qui est un facteur de virulence de Pseudomonas aeruginosa. Ces travaux de recherche ont porté sur la synthèse d'inhibiteurs d’intérêt pharmaceutique de faibles poids moléculaires qui contournent les inconvénients généralement associés aux oligosaccharides naturels. Seul un nombre limité de glucides fluorés ont été utilisés dans des études biologiques en raison de la difficulté inhérente à leur préparation. Cela nous a poussés à développer diverses voies de synthèse stéréosélectives de dérivés de sucres polyfluorés. Une grande diversité moléculaire a été obtenue grâce à une méthode de synthèse utilisant une approche Chiron à partir de lévoglucosan peu coûteux, processus qui est détaillé dans la présente thèse. Est décrite ici la préparation de composés fluorés dérivés d'hexopyranoses, de glycocluster, disaccharidiques, de glycopeptides et de glycoconjugué d'acide lipoïque. Des analyses structurales et des études RMN ont permis de confirmer la configuration et la conformation des molécules fluorées synthétisées. Certaines propriétés physico-chimiques comme la lipophilie ont été mesurées et l’influence de la stéréochimie relative des atomes de fluor contigus a pu être évaluée. Ces résultats mettent clairement en évidence les défis liés à la préparation de molécules organiques complexes polyhalogénées et ouvrent la voie à de nouveaux outils pertinents pour la chimie médicinale. / There is a growing interest in the preparation of polyfluorinated carbohydrates. The replacement of hydroxyl groups by fluorine atoms on hexopyranoside scaffolds may allow access to the discovery of new chemical entities possessing unique properties. Fluorinated glycomimetics are invaluable tools to study various biochemical processes. As part of ongoing activities toward the preparation of fluorinated carbohydrates, the synthesis of a series of mono- and polyfluorinated galactopyranosides is described. The synthetic challenge they present combined with the scarcity of some of these compounds prompted us to evaluate their biological profile on a model galactophilic protein, PA-IL, a virulence factor from Pseudomonas aeruginosa. This research focused on the chemical synthesis of “druglike” low-molecular weight inhibitors that circumvent drawbacks typically associated with natural oligosaccharides. A limited number of fluorinated carbohydrates have been used in biological investigations because of the challenge they present. This encouraged us to develop diverse synthetic routes towards the stereoselective synthesis of polyfluorinated sugars derivatives. Hence, we report the synthesis of various heavily fluorinated compounds using a Chiron approach from inexpensive levoglucosan. A rich molecular diversity has been achieved, and herein is described the preparation of heavily fluorinated hexopyranoses derivatives, glycocluster, disaccharides, glycopeptides and lipoic acid glycoconjugate. Structural analysis and NMR studies confirm the configuration and conformation for fluorinated carbohydrate analogs, and some physicochemical properties, such as lipophilicities, have been measured and corroborated with the relative stereochemistry of multi-vicinal fluorine atoms. These results clearly highlight challenges related to the preparation of polyhalogenated complex organic molecules and pave the way to access novel medically relevant tools.

L’analyse par plasma à induction par micro-ondes (MIP) est l’une des techniques les plus prometteuses dû à ses nombreux avantages et à sa simplicité d’utilisation pour la détermination de métaux, incluant ceux pertinents pour le domaine minier. Cependant, l’introduction d’échantillons solide nécessite une mise en solution complète ou partielle. De nombreuses études comparatives ont été publiées concernant ces modes de mises en solution pour divers analytes. Pour des matrices et des éléments réfractaires, la fusion alcaline permet généralement une mise en solution complète et de façon rapide. Néanmoins, la solubilisation par fusion possède certaines limitations en lien avec la mesure des métaux. La principale étant qu’une fois l’échantillon dissout par fusion dans l’acide, la charge en sel provenant du fondant est très élevée dans la solution obtenue, ce qui affecte grandement les performances d’ionisation du plasma. Considérant l’émergence d’instrumentation de type MIP dans les domaines traditionnels d’applications de la fusion, la présence d’espèces facilement ionisables (EFI) dans un plasma à plus faible température peut résulter en un biais analytique important. Par conséquent, l’objectif de ce mémoire est de réduire la charge en sel des échantillons dissout par fusion avant leur introduction dans le système d’analyse afin de minimiser les coûts de la main-d’oeuvre et le temps nécessaire à l’entretien de l’instrumentation tout en bonifiant les performances analytiques. Ceci sera effectué à l’aide d’approches analytiques basées sur des principes de séparation chromatographiques. Initialement, les profils d’élutions de divers éléments d’intérêts seront étudiés et analysé par ICP-AES. Par la suite, les paramètres des méthodes développées seront optimisés et validée à l’aide d’un matériel de référence certifié (MRC). Finalement, plusieurs paramètres analytiques, dont les limites de détection (LDM) et les limites de quantification des méthodes développées, seront déterminés par MIP-AES / Microwave induction plasma (MIP) is one of the most promising techniques because of its many advantages and its ease of use for determining metals, including those relevant to the mining industry. However, the introduction of solid samples requires complete or partial dissolution. Numerous comparative studies have been published concerning these dissolution modes for various analytes. For matrices and refractory elements, the alkaline fusion generally allows a fast and complete dissolution. Nevertheless, fusion solubilization has some limitations in connection with the measurement of metals. The main one being that once the sample melts in the acid, the salt load from the flux is very high in the resulting solution, which greatly affects the ionization performance of the plasma. Considering the emergence of MIP type instrumentation in traditional areas of fusion applications, the presence of easily ionizable species (EIS) in a lower temperature plasma can result in an important analytical bias. Therefore, the purpose of this study is to reduce the salt load of melt-dissolved samples prior to introduction into the analysis system to minimize labor costs and the time required for maintenance instrumentation while improving analytical performance. This will be done using analytical approaches based on chromatographic separation principles. Initially, the elution profiles of various elements of interest will be studied and analyzed by ICP-AES. Subsequently, the parameters of the methods developed will be optimized and validated using a certified reference material (CRM). Finally, several analytical parameters, including the detection limits (DL) and the quantification limits (QL) of the methods developed, will be determined by MIP-AES

Le domaine de la chimie bioanalytique est en plein développement. Les tendances vers une caractérisation plus précise, une analyse à haut débit et une automatisation accrue offrent la promesse de systèmes capables de fournir des informations plus détaillées sur les systèmes biologiques vivants. Les biofilms sont répandus dans la plupart des écosystèmes. Ils peuvent être formés par la plupart des microorganismes. Les biofilms microbiens sont des communautés multicellulaires de bactéries, adhérant à une surface, entourées d'une substance polymère extracellulaire (EPM). En raison de leur origine naturelle, les biofilms bactériens sont de plus en plus étudiés et utilisés pour des applications en biocatalyse, en auto-guérison et en tant que systèmes pouvant fonctionner efficacement dans des conditions ambiantes. Les principaux facteurs qui contrôlent le développement du biofilm et ses propriétés matures sont les conditions hydrodynamiques appliquées et les concentrations en éléments nutritifs. Les propriétés mécaniques du système EPM peuvent être personnalisées en fonction de son environnement. De plus, l’existence de différents groupes chimiques fonctionnels dans le biofilm permet de piéger des molécules organiques et des ions dissous. Cette thèse porte sur le développement d'une technique permettant une flexibilité et une précision dans la croissance et la détection des biofilms de Pseudomonas sp. Bactérie CT07. Le système analytique est multimodal afin d’obtenir des informations sur les propriétés chimiques et structurelles du biofilm. À cette fin, la microscopie optique et la spectroscopie infrarouge à transformée de Fourier (FTIR) à réflexion totale atténuée (ATR) ont été couplées dans un système analytique coordonné avec des canaux microfluidiques pour contrôler les conditions de croissance des biofilms. Pour atteindre cet objectif, un montage ATR-IR fait maison a été développé pour permettre de sonder différents emplacements au-dessus du cristal d'ATR afin d'ajouter une capacité de mesure au système situé à différents emplacements. Les différentes méthodologies développées dans cette thèse peuvent être appliquées à d'autres systèmes complexes à l'avenir. La combinaison de la microfluidique pour un contrôle de flux précis ainsi que des mesures multiplexées dans un microcanal parallèle est la clé pour obtenir des indices importants et statistiquement pertinents sur la croissance des biofilms et sur les méthodes pour les contrôler. / The field of bioanalytical chemistry is currently undergoing rapid development. Trends toward more precise characterization, high-throughput analysis and greater levels of automation collectively offer the promise of systems that can deliver deeper insights into living biological systems. Biofilms are widespread in most ecosystems. They can be formed by most microorganisms. Microbial biofilms are multicellular communities of bacteria, adhering to a surface, surrounded by an extracellular polymeric matrix (EPM). Because they are natural, bacterial biofilms are increasingly being studied and used for applications in biocatalysis, self-healing and as systems that can function effectively under ambient conditions. The main factors controlling biofilm development and its mature properties are the applied hydrodynamic conditions and nutrient concentrations. The mechanical properties of the EPM can be customized based on its environment. Additionally, the existence of different functional chemical groups within biofilm makes it possible to trap organic molecules and dissolved ions. This PhD thesis focus on developing a system-level technique that enables flexibility and precision in the growth and detection of biofilms from Pseudomonas sp. CT07 bacteria. The analytical system is multi-modal, in order to obtain information on biofilm chemical and structure properties. To this end, optical microscopy and attenuated total reflection (ATR) Fourier transform infrared (FTIR) spectroscopy have been coupled into one coordinated analytical system with microfluidic channels to control the growth conditions of biofilms. To achieve this goal, a home-built ATR-FTIR stage was developed for probing different locations on top of ATR crystal. The methodologies developed in this thesis can be applied to other complex analytical systems in the future. The combination of microfluidics for precise flow control as well as multiplexed measurements in parallel microchannel is the key to obtaining important and statistically relevant clues to the growth of biofilms and the methods to control them.

Les éléments terres rares (ETRs) sont un groupe de 17 métaux aux propriétés voisines comprenant le scandium, l'yttrium, et les 15 lanthanides. Ces éléments sont indispensables à la production de nombreux appareils de haute technologie et incontournables dans le développement des énergies durables. Contrairement à ce que suggère leur appellation, les ETRs sont assez répandus dans la croûte terrestre, alors que leur extraction, à savoir l’extraction liquide-liquide (ELL), est extrêmement difficile, coûteuse et surtout polluante. Afin de fournir une alternative aux procédés industriels, les matériaux mésoporeux à base de silice ont été sollicités à titre d’adsorbant dans l’extraction sur phase solide. Ces matériaux structurés sont intéressants pour l’adsorption d’ETRs puisqu’il est possible d’en modifier simplement la surface avec des ligands adaptés pour l’application voulue. Dans cette thèse, deux séries de ligands à base de structure phthaloyl diamide (PA) et phenylenedioxy diamide (PDDA) ont été synthétisés et greffés sur la surface de matériaux mésoporeux à base de silice KIT-6. Il s’avère, aux vues des résultats obtenus, que ces adsorbants permettent d’extraire sélectivement les éléments de taille différente selon le bite angle du ligand greffé, tandis que la sélectivité n’a pas été observée pour ses analogues homogènes sous la condition de l’extraction liquide-liquide. En plus, les réseaux bimodaux monolithiques qui présentent simultanément des mésopores ainsi que des macropores (pores > 50 nm) sont avantageux, surtout pour l’extraction en conditions dynamiques (en colonne). Les mésopores permettent d’augmenter la surface spécifique du matériau ainsi la surface de contact entre l’agent actif et la solution. Les macropores, quant à eux, améliorent la capacité de transport des fluides, permettant d’éviter l’accumulation des produits et d’ainsi de bloquer les sites actifs. Dans cette étude, des monolithes à base de silice de taille de quelques centimètres ont été obtenus. Après la fonctionnalisation avec le ligand diglycolamide (DGA), les monolithes révèlent des profils de sélectivité exceptionnels envers le Th(IV) dans l’extraction en colonne. La technique concernant les matériaux à empreinte ionique rend possible une sélectivité spécifique. Dans ce cas-ci, la synthèse de matériaux a été réalisée par la co-condensation entre l’organosilane et le précurseur siliceux en présence d’ion Dy3+. Par la suite, la molécule empreinte est enlevée, laissant derrière elle les sites de liaisons et une cavité ayant la forme et la taille du Dy3+. Ainsi, les silices empreintes sont capables de séparer spécifiquement et sélectivement l’ion Dy3+. Dans tous les trois systèmes présentés ici, ces matériaux peuvent aussi être considérés comme étant intéressants pour les applications industrielles, tant en terme de la stabilité sous les conditions d’adsorption testées, que de la sélectivité et de la capacité d'adsorption envers les échantillons de déchets minéraux. / Rare Earth Elements (REE) are a group of 17 chemically similar metals that have gained an increasing importance over the past decades, due to their unique properties and many applications in high-tech products. The term “rare” is rather deceptive, since they are quite abundant in the Earth’s crust. However, their extraction and purification can be challenging, and the industrial extraction processes of REEs are often costly and environmentally hazardous. This thesis aims at developing a competitive solid-phase extraction system, based on functional porous silica materials, for the selective extraction of REEs in solution that can be industrially applied. In particular, ordered mesoporous silica (OMS) is a versatile platform that can offer large specific surface area, variety in material structures and morphologies, and stability under applied extraction conditions. Furthermore, the surface properties of OMS allow for easy functionalization with a variety of organic ligands, which largely influence the extraction performance of the sorbents. In this work, the OMS KIT-6 were functionalized by grafting two series of chelating ligands on the silica surface, i.e., preorganized bidentate phthaloyl diamide (PA) ligands and tetradentate phenylenedioxy diamide (PDDA) ligands. By fine-tuning of the bite angles of these chelating ligands, we successfully separated REEs into three categories based on their ionic radius. However, the use of small size particles as packing materials is often associated with a high backpressure of the column, thus limiting their industrial applicability in high flow-rate chromatography analysis. Therefore, the hierarchically structured silicas that contain both macropores (pore size > 50 nm) and mesopores are highly desirable. We report in this work a highly stable silica monolith exhibiting a bimodal, hierarchical macroporous-mesoporous structure for continuous column extraction. Upon grafting of diglycolyl amide (DGA) ligand, the applicability of the column was demonstrated by the removal of Th(IV) from two REE mineral leachates with largely enhanced kinetics and extraction capacity. Finally, in order to further improve the selectivity of sorbents, molecular recognition approach was applied to synthesize highly ordered ion imprinted mesoporous silica (IIMS) through co-condensation using a combination of molecular imprinting technology and traditional OMS, in which dysprosium ion was used as the template. After template removal, the IIMS showed attractive recognition capacity toward Dy3+ from mild acidic solution. Beside the excellent selectivity, in all the three proposed systems, the sorbents were also proven robust and were able to be regenerated for multiple cycle uses, further demonstrating their potential for industrial applications.

La présence naturelle de la radioactivité dans les rejets des industries, notamment minières, soulève des enjeux en termes de gestion et de réutilisation. La teneur en radioéléments permet d’établir le potentiel radioactif, essentiel pour attester de leur innocuité, ouvrant ainsi des voies de valorisation. La quantification des principaux éléments des chaînes de désintégration du thorium et de l’uranium, principales causes naturelles de la radioactivité, permet de prédire le potentiel radioactif. Dans le cas des résidus miniers, les méthodes existantes de quantification ne sont pas toujours fiables, car l’incertitude analytique qu’elles engendrent ne permet pas toujours de statuer quant au respect des limites gouvernementales. Afin de pallier ce problème, il est nécessaire de développer des méthodes rapides, précises et robustes afin d’analyser adéquatement ces matrices complexes. L’objectif et l’innovation de cette thèse résident dans le développement d’une méthode unique combinant plusieurs résines de manière séquencée afin d’extraire sélectivement le thorium, l’uranium, le radium, le plomb et le polonium. L’individualisation des résines après le chargement de l’échantillon permet la séparation des analytes, soit les cinq éléments d’intérêt, dans des fractions distinctes. Leur séparation, notamment des éléments interférents, rend leur analyse possible sur des instruments sensibles, tels que la spectrométrie alpha ou la spectrométrie de masse couplée au plasma inductif. Afin de garantir la fiabilité de l’analyse, une attention particulière est également portée sur la mise en solution des analytes de manière totale. Ainsi, cette thèse propose un complément aux techniques actuelles, telle que la spectrométrie gamma, pour établir un diagnostic juste et précis de la radioactivité naturelle, que ce soit pour une application industrielle ou en institut de recherche. Pour accompagner le lecteur, une partie théorique sera consacrée aux propriétés physiques et chimiques des éléments d’intérêt. De même, l’ensemble des méthodologies permettant leur quantification sera détaillé afin de comprendre tous les tenants et aboutissants de cette thèse. / Natural radioactivity is ubiquitous and reported in industrial wastes, such as mining residues. Its presence raises the issue of the management and the sustainability of such wastes. The content in radioactive elements allows to establish the radioactive potential of the residues, necessary to demonstrate their safety for an eventual revalorization. The quantification of the main elements of the thorium and uranium decay series, mainly responsible of natural radioactivity, allows to predict the radioactive potential. In the case of mining residues, current methodologies are not always reliable due to analytical uncertainties, often flirting with governmental limitations. To overcome this issue, new methods must be developed to handle complex matrices as well as being fast, precise and robust. The aim of this thesis is to develop a unique innovative method that combine several sequential resins to selectively extract thorium, uranium, radium, lead and polonium. The targeted analyte can be recovered after selective elution on a single resin. The segregation of the elements from interfering elements originating from the matrix allows their precise measurement on instruments such as alpha spectrometry or inductively coupled plasma mass spectrometry. To ensure the reliability of the analysis, total sample dissolution techniques have also been investigated. This thesis brings a valuable complement to current techniques such as gamma spectrometry, to screen natural radioactivity with accuracy and precision. Thus, the proposed technique could be applied in both industrial support laboratories and research laboratories. To guide the reader, a theorical part dealing with the chemical and physical properties of elements of interest will be provided. In addition, standard methodologies on their quantification will also be detailed in order demonstrate the novelty of the work presented in this thesis.

La catalyse est une des pierres d’assise de la chimie moderne. Elle permet de faire des transformations difficiles d’une manière efficace et sélective, rendant possible des voies de synthèse plus courtes qui permettent ainsi à l’industrie chimique des économies de temps et d’argent. Par conséquent, le développement de la catalyse est d’une grande importance. Dans les dernières décennies, la plupart des efforts ont été orientés vers l’utilisation de métaux de transition de la seconde et troisième rangée, une approche couronnée de succès. Cependant, la maturité de ce sous-domaine et les améliorations des méthodes de caractérisation et de modélisation ont encouragé les chercheurs académiques à explorer le potentiel d’autres éléments du tableau périodique pour la catalyse. Cette thèse explore la catalyse sans métal, ou comme nous aimons l’appeler, la chimie organométallique sans métal. Elle présente des avancées dans le domaine des paires de Lewis frustrées (PLFs), qui utilisent des molécules comportant des fonctions acide de Lewis et base de Lewis pour rendre possible des transformations qui ne le seraient pas en utilisant seulement l’une ou l’autre des fonctions. Le focus particulier du travail est de comprendre et d’exploiter la chimie des PLFs. Par conséquent, nous ne nous sommes pas limités à seulement une sous-classe de PLFs ni à une seule transformation chimique. Les sujets contenus dans la thèse sont diversifiés et incluent la réduction du CO2, la fonctionnalisation de liens C-H, la chimie des liens B-B, la chimie des liens B-S ainsi que des discussions plus fondamentales sur le futur de la catalyse utilisant les PLFs. / Catalysis is one of the cornerstones of modern chemistry. It allows difficult transformations to take place in an efficient and selective manner, making possible the design of shorter synthetic pathways and saving the chemical industry time and money. Thus, the improvement of catalysis is of great importance. In the past decades, most efforts have been oriented toward the use of second and third row transition metals, an approach that has been very successful. However, the maturity of that subfield and the improvement of characterization and modelization techniques have been leading academic researchers in exploring catalysis with other elements of the periodic table. This thesis explores metal-free catalysis, or as we like to call it metal-free organometallic chemistry. It presents advances in frustrated Lewis pair (FLP) chemistry, which uses molecules containing Lewis basic and Lewis acidic functions to access transformations that would not be possible using only one or the other. The focus of the work is mostly on understanding and exploiting FLP chemistry. Thus, we did not limit ourselves to some sub-class of FLP nor to only one transformation. The subjects contained in the thesis are quite diverse and include CO2 reduction, C-H bond functionalization, B-B bond chemistry, B-S bond chemistry as well as more fundamental discussions on future FLP catalysis development.

Le domaine de recherche principal du groupe Fontaine porte sur le développement de catalyseurs sans métaux de type paire de Lewis frustrée (FLP). La formation de dimères entraine une perte de réactivité en raison du coût énergétique du bris du dimère. L’ajout de groupements alkyles à l’acide de Lewis de FLPs du type 1-BH2-2-NR2-C6H4 permet d’augmenter l’encombrement stérique de la molécule ambiphile, et ainsi déstabiliser la formation de dimères. Ces molécules ambiphiles (1-BH2-2-NR2-C6H4) sont cependant instables et nécessitent d’être stabilisées par l’ajout d’une base de Lewis. La réactivité de ces adduits a pu être évalué pour la borylation catalytique du N-méthylpyrrole. La forme dimérique des molécules ambiphiles semble prévenir leur dégradation. La sensibilité des aminoboranes aux réactifs protiques est connue. L’étude de la réactivité entre les thiols et l’aminoborane [1-BH2-2-NMe2-C6H4]2 a mené à la découverte d’un catalyseur efficace pour la borylation des thiols. Les liaisons bore-soufre sont des réactifs utiles et sous-utilisés en synthèse organique. Leur utilité dans des réactions d’addition de Michael et de thioestérification est discutée. Il s’agit d’un bon exemple où l’utilisation d’un catalyseur sans métal permet de synthétiser un produit à valeur ajoutée. / The main interest of the Fontaine research group is in the development of metal-free catalysis with frustrated Lewis pairs (FLP). Dimer formation is known to cause loss of reactivity due to the energetic cost of dimer dissociation. By adding alkyl groups to the Lewis acid moiety of the 1-BH2-2-NR2-C6H4 type FLP can enhance the bulk of the abiphilic molecule, and thus disfavor the formation of the dimer. Those ambiphilic molecules (1-BH2-2-NR2-C6H4) are unstable and require the addition of a Lewis base in order to be isolated. The reactivity of these adducts towards catalytic borylation of N-methylpyrrole has been evaluated. The stability of the dimer seems to prevent degradation of such molecules. The sensitivity of aminoboranes towards protic reagents is known. The investigation of the reactivity of [1-BH2-2-NMe2-C6H4]2 with thiols lead to the discovery of a novel metal-free catalyst for the borylation of thiols. Boron-sulfur bonds are useful yet underutilised reagents. Their ability to undergo Michael addition with enones and thioestérification with esters is discussed. It is a good example of the synthesis of a value-added product made possible by the use of a metal-free catalyst.

Depuis sa première isolation, les ligands carbènes N-hétérocycliques (NHC) s’avèrent très utiles pour la coordination avec les métaux de transition ainsi que pour la catalyse. Étant abondant et moins onéreux, le fer en tant que catalyseur a connu un essor considérable au cours de ces dernières décennies. De nombreux Fe-NHCs ont été synthétisés, mais le Fe-NHC chiral utilisé pour la catalyse asymétrique en est encore à ses débuts. En comparaison avec les métaux rares, le cuivre en tant que métal de transition polyvalent et moins coûteux, a également suscité beaucoup d’attention. Cependant, le développement du Cu-NHC chiral en tant que catalyseur efficace reste difficile. Ainsi, plusieurs types de nouveaux précurseurs de ligand NHC chiral ont été synthétisés. Les synthèses de Fe-NHCs et de Cu-NHCs chiraux ont été initiées à partir des précurseurs chiraux. Il a été constaté que les Fe-NHCs et les Cu-NHCs se décomposent au contact de l’air. Les Fe-NHCs et Cu-NHCs chiraux générés in situ sont utilisés dans les réactions d'hydrosilylation, les réactions de Mukaiyama aldol, l'insertion de carbène métallique dans la liaison SiH et les réactions de type Heck. Les Fe- NHCs in situ se sont avérés non utilisables dans la réaction d'hydrosilylation de l'acétophénone. Pour les réactions de Mukaiyama aldol, les conditions d'utilisation de Fe-NHCs in situ ont permis d'obtenir les produits souhaités avec un rendement allant jusqu'à 88%. Cependant, aucune énantiosélectivité n'a été observée, probablement pour des raisons de désactivation du ligand NHC. La réaction d'insertion du métal-carbène dans la liaison SiH catalysée in situ par des Cu-NHCs a donné un rendement pouvant atteindre 84% et 24% ee de produit. En outre, les réactions de type Heck ont été testées avec un catalyseur chiral Pd-NHC, qui a aboutit à un rendement supérieur à 91% sans avoir fournir d’énantiosélectivité. De plus, les décompositions de différents types de Cu-NHCs et Ag-NHCs dans des solutions sous air humide ont été étudiées. L’hydrolyse et l’oxydation de Cu- NHCs ont généré, sous air, des imidazoliums et des dérivés d'urée. Les Ag-NHCs ont été hydrolysés pour donner des formamides ou des imidazoliums en solution sous air humide. Par la suite, une nouvelle méthode de synthèse du dérivé d'urée utilisant du cuivre et de l'air en tant qu'oxydant a été developpée. Elle a permis d'obtenir des rendements modérés voire même très bons pour des substrats sans encombrement stérique. Les conditions d'oxydation douces conviennent à la synthèse de dérivés d'urée possédant des groupes alkyle, benzyle, aryle, hydroxy primaire, un groupe tertbutyloxycarbonyle sensible aux acides et des groupes amine tertiaire. Dans le dernier projet, une synthèse générale et efficace des dihydroquinoxalinones énantiopures a été développée. La cyclisation réductrice de N-(o-nitroaryl)amino esters a été réalisée en utilisant du fer et du zinc métallique dans des conditions douces pour donner des dihydroquinoxalinones avec des rendements modérés à élevés et une pureté énantiomérique élevée. / Since its first isolation, N-heterocyclic carbenes (NHC) have been found very useful to coordinate with metals and serve as ligand in catalysis. With the advantages of environmental friendliness, abundance and being less expensive, iron as a metal catalyst has received growing attention in recent decades. Despite that many Fe-NHCs have been synthesized, chiral Fe-NHC for asymmetric catalysis is still in its infancy. In comparison to precious metals, copper as a versatile and less expensive transition metal also has recieved much attention. However, the development of chiral Cu-NHC as efficient catalyst is still challenging. Thus, several types of novel chiral NHC ligand precursors have been synthesized. The synthesis of chiral Fe-NHCs and Cu-NHCs were attempted using those chiral precursors. It was found that the Fe-NHCs and Cu-NHCs would decompose under air. On the other hand, the applications of in situ generated generated chiral Fe-NHCs and Cu-NHCs were carried out for hydrosilylation reactions, Mukaiyama aldol reactions, insertion of metal-carbene into SiH bond and Heck-type reactions. The in situ generated Fe-NHCs were found not applicable in the hydrosilylation of acetophenone. For the Mukaiyama aldol reactions, the conditions using in situ generated Fe-NHCs led to the desired products in up to 88% yield. However, no enantioselectivity was observed for all attempts, probably due to the deactivation of NHC ligand. The insertion reaction of metal-carbene into SiH bond catalyzed by in situ generated Cu-NHCs afforded up to 84% yield and 24% ee of product. Besides, the Heck-type reactions were tested using a chiral Pd-NHC as catalyst. The reactions afforded up to 91% yield, but no enantioselectivity was observed. Furthermore, the decompositions of different types of Cu-NHCs and Ag-NHCs in solutions under humid air were studied. The Cu-NHCs underwent hydrolysis and oxidation to generate imidazoliums and urea derivatives under air. The Ag-NHCs were hydrolyzed to yield formamides or imidazoliums in solution under humid air. Subsequently, a new synthetic method of urea derivative using copper and air as oxidant was developed, which provided moderate to very good yields for sterically unhindered substrates. The mild oxidation conditions are suitable for the synthesis of urea derivatives possessing alkyl, benzyl, aryl, primary hydroxy, acid-sensitive tertbutyloxycarbonyl group, and tertiary amine groups. In the last project, a general and efficient synthesis of enantiopure dihydroquinoxalinones has been developed. The reductive cyclization of N-(o-nitroaryl)amino esters was performed by using iron and zinc metal under mild conditions to afford dihydroquinoxalinones in moderate to high yields and high enantiomeric purity.

"Thèse en cotutelle, Université Laval, Québec, Canada, Philosophiæ doctor (Ph. D.) et Université de Bordeaux, Talence, France" / Tableau d'honneur de la Faculté des études supérieures et postdorales, 2018-2019 / Les composés multimatériaux à base de verre connaissent aujourd’hui un intérêt croissant, en particulier sous la forme de fibres optique pour des applications dans l’infrarouge. Parmi les matériaux vitreux qui existent, les verres chalcogénures présentent de nombreux avantages, tel qu’un large domaine de transparence allant du visible à l’infrarouge ou encore de bonnes aptitudes à pouvoir être étirés. Pour réaliser de nouvelles fibres multimatériaux, il est important d’avoir accès à un choix étendu de compositions vitreuses étirables pouvant servir de matrice hôte. Il peut être montré que les verres actuellement utilisés pour la réalisation de fibres multimatériaux couvrent deux plages de température de transition vitreuse différentes; soit à basse température (100-250 °C), ou à haute température (1000 °C et plus). Le manque d’information sur des verres étirables couvrant un domaine intermédiaire de température entre 250 et 1000 °C, nous ont conduit à explorer les propriétés et les capacités d’étirement des verres des deux systèmes ternaires Ge-S-I et Ga-As-S. Il sera montré que ces systèmes vitreux ont en effet des Tg permettant de couvrir cette gamme intermédiaire de température et ont de larges domaines de formation vitreux. Un ensemble de caractérisations physiques et thermiques sur les verres au sein des systèmes ternaires Ge-S-I et Ge-As-S seront présentés et analysés. Il sera possible d’observer, comment notamment les résultats des mesures thermomécaniques et de viscosité des échantillons synthétisés ont permis d’aborder dans les meilleures conditions les tests d’étirement des verres. Ou encore comment l’analyse minutieuse des propriétés a pu permettre de définir un domaine de composition combinant à la fois des propriétés optimales en termes de Tg et de transparence dans le visible, avec une bonne capacité à pouvoir être étirées sous forme de fibres optiques. Pour la première fois les domaines de fibrage des deux ternaires à partir de l’étirement d’une préforme seront présentés dans ce manuscrit. Ce travail présente également une caractérisation structurale des verres Ge-S-I. Cette étude a été réalisé en combinant la spectroscopie Raman, la spectroscopie IR et des calculs de chimie théorique afin de proposer un nouveau modèle structural basé sur les avancés les plus récentes d’une part sur la structure du système binaire Ge-S, puis ternaire Ge-S-I. Enfin, les résultats préliminaires sur la réalisation de fibres multimatériaux à partir de verres Ge-S-I et Ge-As-S pour la réalisation de sources laser entre 3 et 5 μm, seront présentés. Le projet, la méthodologie et les résultats quant à la réalisation d’une fibre multimatériaux à base de verre chalcogénure avec un cœur cristallisé de ZnS à partir de deux techniques innovantes différentes, seront présentés.

Le développement méthodologique d’une approche simplifiée visant à extraire et à quantifier l’uranium et le plutonium à partir d’échantillons de poisson par l’ICP-MS est l’objectif principal de ces travaux de maîtrise. Pour ce faire, la méthode d’extraction au point trouble (CPE) est utilisée. Cette méthode permet de séparer les actinides de la matrice et de les préconcentrer dans un faible volume de surfactant. L’utilisation d’un agent d’extraction sélectif permet de former des complexes avec l’uranium et le plutonium puis de les incorporer à l’intérieur des micelles. L’agent d’extraction P, P-di (2-éthylhexyle) de l’acide méthanediphosphonique (H2DEH[MDP]) est utilisé car celui-ci a un potentiel d’extraction élevé pour les actinides. Puisque l’uranium et le plutonium ont de long temps de demi-vie, les analyses peuvent être effectuées par l’ICP-MS pour connaître les ratios isotopiques de ces derniers. Toutefois, avant de procéder à l’extraction au point trouble et de réaliser les analyses, les échantillons de poisson sont traités pour éliminer l’eau et la matière organique qui peuvent interférer avec la formation des micelles. Les diverses étapes nécessaires pour la mise en solution, leurs compatibilités avec l’approche CPE et la mesure par ICP-MS seront présentées pour l’analyse de larges quantités (˃ 500 g) de poissons frais. / The methodological development of a simplified approach to extract and quantify uranium and plutonium from fish samples by ICP-MS is the main goal of this master’s work. To do this, the cloud point extraction method (CPE) is used. This method allows the actinides to be separated from the matrix and preconcentrated in a small volume of surfactant. The use of a selective ligand makes it possible to form a complex with uranium and plutonium and then to transfer it inside the micelles. The ligand P, P-di (2-ethylhexyl) of methanediphosphonic acid (H2DEH[MDP]) is used because it has a high extraction potential for actinides. Since uranium and plutonium have a long-half-life, analyzes can be performed by ICP-MS, to know the isotopic ratios of the latter. However, prior to cloud point extraction and analysis, fish samples are processed to remove water and organic matter that can interfere with micelle formation. The various stages required for dissolution, their compatibility with the CPE approach and ICP-MS measurement will be presented for the analysis of large quantities (˃ 500 g) of fresh fishes