Les terpènes représentent plus de 80% des essences naturelles du Maroc, sont de faible coût et très abondants dans la nature, et existent sous forme optiquement pure. Ces composés, de par leur structure qui se prête facilement à des réactions de fonctionnalisations, comportent un ou plusieurs centres de chiralité qui les placent en première ligne comme précurseurs potentiels de coordinats optiquement actifs. Nous nous sommes intéressés à la synthèse de nouveaux ligands chiraux a partir de terpènes naturels. En particulier, nous avons préparé des aminoalcools, diimino et diaminodiols à partir de d’α-pinène, et des α-aminooximes, leurs éthers ainsi que leurs diamines correspondantes à partir du limonène. Ces nouveaux coordinats chiraux ont ensuite été appliqués en catalyse asymétrique de transfert d’hydrogène sur des cétones aromatiques sur des complexes à base de métaux de transition, en particulier le ruthénium, et en présence de l’isopropanol comme source d’hydrogène. Ces ligands en comparaison avec la littérature s’avèrent performants en termes d’activité et sont à même d’induire une bonne énantiosélectivité (des excès énantiomériques de l’ordre de 80% ont été obtenu sur certains substrats). Une étude plus approfondie du mécanisme réactionnel a été réalisée avec les ligands α-aminooximes, dont ce travail présente la première application en catalyse asymétrique. / Terpenes represent more than 80% of natural oils of Morocco, are of moderate cost and very plentiful in nature. These compounds are prone to be readily functionalized, and as their backbone includes one or more chiral centers, they are therefore potential precursors for the synthesis of chiral ligands without separation of the enantiomers. In this work, we have been interested in the synthesis of novel chiral ligands from natural terpenes. In particular, we have prepared amino alcohols, diimino and diaminodiols from α-pinene, and α-aminooximes, their ethers and their corresponding diamines from limonene. These new ligands were applied in asymmetric catalysis of hydrogen transfer of aromatic ketones with complexes based on transition metals, particularly ruthenium, in the presence of isopropanol as hydrogen source. These ligands in comparison with the literature prove to be efficient in terms of activity and are shown to induce medium to good enantioselectivities (enantiomeric excesses up to 80% have been obtained on some substrates). Further study on the reaction mechanism have been carried out specifically with the α-aminooximes ligands, as this work is presenting the first application of this new series of ligands in asymmetric catalysis.

Le contrôle de la chiralité est un critère déterminant dans la synthèse de molécules chirales biologiquement actives. De nombreuses tétrahydroquinoléines chirales ont démontré des activités biologiques tout à fait remarquables, en particulier dans le traitement du cancer. L’un des systèmes de réduction asymétrique permettant d’accéder à ces composés d’intérêt thérapeutique combine une source d’hydrure organique et un catalyseur acide de Brønsted chiral. Ce système est basé sur une approche biomimétique des cofacteurs NADH et NADPH impliqués dans de très nombreux métabolismes redox. En suivant cette méthodologie en accord avec le développement durable, diverses molécules hétérocycliques azotées énantiopures potentiellement anticancéreuses ont été ainsi préparées. La première synthèse énantiosélective de dérivés de 4-azapodophyllotoxines avec ce procédé de réduction a été mise au point. Une méthodologie innovante, basée sur la possibilité de générer in situ la source d’hydrure a également été développée. De plus, de nouveaux organocatalyseurs dérivés de l’acide phospholanique et du ferrocènes ont également été synthétisés et évalués au sein de transformations chimiques. / The control of chirality is crucial in the synthesis of chiral active biologically molecules. Numerous chiral tetrahydroquinolines have revealed outstanding biological activities, particularly in the treatment of cancer. One of the asymmetric reduction systems to access these compounds of medicinal interest combines an organic hydride source and a chiral Brønsted acid catalyst. This system is based on a biomimetic approach of NADH and NADPH cofactors involved in many redox metabolisms. Following this methodology in agreement with the sustainable development, various enantiopure nitrogen-based heterocycles have been prepared as potential anticancer drugs. The first enantioselective synthesis of 4-azapodophyllotoxine derivatives using this reduction process has been set up. An innovative methodology, based on the possibility to generate in situ the hydride source has also been developed. Moreover, news organocatalysts derived from phospholanic acid and ferrocene have also been synthesized and evaluated within chemical transformations.

Ce travail de thèse se divise en trois parties. Dans un premier temps, nous avons mis au point une nouvelle méthode simple et efficace de synthèse d'arylphosphonates, aryphosphinates et arylphosphines, faisant appel à un système catalytique au cuivre.Dans un second temps, nous nous sommes intéressés à la synthèse, à partir des sels de phosphonium correspondants, de diylures azotés ou carbonés du phosphore. A partir de ces derniers une méthode de synthèse de phosphines vinyliques ou butadiéniques, difficiles à obtenir par d'autres voies, a été mise au point. Ces phosphines se sont avérées être d'excellents ligands pour la réaction d'arylation de nucléophiles azotés catalysées au cuivre.Enfin, dans une dernière partie, nous avons développé un système catalytique d'oxydation d'alcools en cétones correspondantes à travers une réaction de type Oppenauer, en présence d'une quantité catalytique de base (NaOtBu). Cette découverte permet de s'affranchir des oxydants et métaux couramment utilisés dans les nombreux exemples décrits dans la littérature. / This thesis is divided into three parts. At first, we developed a new simple and effective synthesis method of arylphosphonates, aryphosphinates and arylphosphines, using a new copper catalytic system. In a second step, we have been interested in the synthesis of phosphorus nitrogen and carbon diylids from their corresponding salts. From these, a method of synthesis of butadiene or vinyl phosphines, difficult to obtain by other methods described in the literature, has been developed. These phosphines were found to be excellent precursors for copper catalytic arylation reactions of nitrogen nucleophiles from halogenated aromatics.Finally, in a last part, we developed a catalytic system for oxidation of alcohols to their corresponding ketones through an Oppenauer type reaction in the presence of a catalytic amount of base (NaOtBu). This finding eliminates oxidants and metals commonly used in many examples described in the literature.

Ce manuscrit présente une approche synthétique de la Mirabaline, macrocycle complexe d'origine marine. La synthèse du fragment nord a été achevée en utilisant des réactions clefs de Marshall et d'hydrogénation asymétrique associées ou non à un processus de dédoublement cinétique dynamique. La synthèse des fragments C et D a également été terminée. Des méthodes de contrôle de motifs aminoalcool 1,2 ont également été développées à l'aide de réactions d'hydrogénation asymétrique et de transfert d'hydrogène asymétrique via un dédoublement cinétique dynamique. / This manuscript presents a synthetic approach of Mirabalin, a complex macrocycle isolated from a marine sponge. The synthesis of the north fragment has been completed by using as key reactions a Marshall reaction and asymmetric hydrogenation combined or not with dynamic kinetic resolution process. The synthesis of fragments C and D has been completed as well. Methodologies for the control of 1,2-aminoalcohol moieties have also been developed using the asymmetric hydrogenation and asymmetric transfer hydrogenation via dynamic kinetic resolution.

Ce travail présente la synthèse de ligands mixtes germylène-sulfoxyde qui ont été utilisés en chimie de coordination avec plusieurs métaux de transitions et finalement appliqués en catalyse de transfert d'hydrogène. Une seconde partie de ce travail est axée sur la synthèse de nouveaux métallylènes stabilisés par un sulfonimidamide qui ont été appliqués en catalyse de polymérisation. Le premier chapitre présente l'état de l'art des germylènes avec leurs synthèses, modes de stabilisations et finalement leur chimie de coordination et leurs applications en catalyse. Les sulfoxydes seront aussi décrits pour leur application en tant que ligands hémilabiles. Le second chapitre décrit la synthèse de ligands germylène-α-sulfoxide avec une diversité structurale (cyclohexyle, tBu, tolyle..) et avec différents degrés d'oxydation du souffre (thioéther, sulfoxyde et sulfone). La chimie de coordination a permis la synthèse de complexes bis-germylène du groupe IV, bidentes du ruthénium ainsi que monodentes du ruthénium. Le troisième chapitre présente l'extension de la méthodologie à la formation de ligands germylène-β-sulfoxide. L'influence du groupement espaçant les deux entités sur la chimie de coordination a été étudiée et montre la formation de complexes bidentates du groupe IV. La coordination du ruthénium a mené à la surprenante synthèse d'un complexe bis-ruthénium caractérisé par diffraction des rayons X. Finalement, la nouvelle architecture a permis d'obtenir des complexes de nickel (0) dont une structure avec des ligands carbonyles permettant une comparaison TEP. Le chapitre quatre présente la synthèse de nouveaux ligands, analogues des amidinates, pour la stabilisation des métallylènes avec un atome central soufré. L'effet apporté sur les métallylènes par ces nouveaux ligands sulfonimidamides a été étudié par calcul DFT. Le dernier chapitre est centré sur l'application de plusieurs complexes de ruthénium en catalyse de transfert d'hydrogène avec plusieurs substrats carbonylés. L'utilisation de stannylènes stabilisés par des ligands sulfonimidamides a été étudiée en catalyse de polymérisation de la ε-caprolactone. / This work concerns the synthesis of mixed germylene-sulfoxide ligands that were involved in coordination chemistry with several transition metals and finally applied in hydrogen transfer catalysis. In a second part, the synthesis of new metallylenes stabilized by a sulfonimidamide group was develop, which were applied in polymerization catalysis. The first chapter is centered on the state of the art of germylenes with their synthesis, their stabilization and finally their coordination chemistry and applications in catalysis. Sulfoxides will also be described for their potential as hemilabile ligands. The second chapter describes the synthesis of germylene-α-sulfoxide ligands as structurally tunable structures (cyclohexyl, tBu, tolyl..) and with different oxidation states of the sulfur atom (thioether, sulfoxide and sulfone). The coordination chemistry led to the formation of bis-germylene group IV complexes, bidentate-ruthenium and monodentate ruthenium complexes. The third chapter shows the extension of the methodology to the formation of germylene-β-sulfoxide ligands. The influence of the spacer between the two entities on the coordination chemistry was studied and shows the formation of bidentate group IV complexes. Coordination to ruthenium led to obtain a surprising bis-ruthenium complex characterized by X-ray diffraction analysis. Finally, the novel architecture allowed to obtain two nickel (0) complexes, one of them including carbonyl ligands permitting a TEP comparison. The fourth chapter is centered on the synthesis of new ligands, analogue of amidinate substituents for metallylene stabilization with a central sulfur atom. The effect brought to the metallylene center by the sulfonimidamide was studied by DFT calculations. The last chapter concerns the application of several ruthenium complexes in hydrogen transfer reaction with various carbonyl compounds. The use of sulfonimidamide stannylenes was also investigated in polymerization catalysis of ε-caprolactone.

Ces travaux de thèse ont consisté à développer de nouvelles réactions radicalaires dans le domaine de la glycochimie. Deux cascades radicalaires, n'utilisant aucun dérivé stannylé et impliquant un transfert d'hydrogène intramoléculaire, ont été étudiées. La première permet de synthétiser des motifs spirocétaliques [6.5] nonanomériques et la deuxième consiste à débenzyler régiosélectivement un éther de benzyle par proximité. Les spirocétals [6.5] nonanomériques sont des motifs présents dans de nombreuses structures de produits naturels. Pour obtenir ce squelette, dont la synthèse est généralement difficile, nous avons développé une cascade radicalaire en chaîne impliquant des précurseurs homopropargyliques et des dérivés phosphorés non toxiques. Plusieurs étapes se succèdent dont l'addition du radical phosphoré sur la triple liaison, un transfert 1,5 d'hydrogène permettant de générer un radical anomère de O-glycoside, à l'origine de la diastéréosélectivité du centre spiranique, et une cyclisation 5-exo-trig. Cette stratégie s'est révélée particulièrement efficace puisque de bons rendements et une excellente diastéréosélectivité ont été obtenus notamment en série glucose et glucosamine. La nouvelle réaction de O-débenzylation par proximité, développée dans la deuxième partie, permet de déprotéger sélectivement un éther de benzyle en α d'un groupement hydroxyle préalablement fonctionnalisé sous forme d'éther de silyle xanthate. Cette réaction se déroule en deux étapes successives dans le même ballon. La première est une cascade radicalaire constituée, entre autres, d'un transfert 1,7 d'hydrogène et de l'addition du radical benzylique, ainsi formé, sur le peroxyde de dilauroyle. L'acétal mixte intermédiaire obtenu est alors hydrolysé lors de la deuxième étape. Cette méthodologie a été appliquée avec succès à divers mono- et disaccharides polybenzylés et s'est révélée efficace en présence de nombreuses autres fonctionnalités chimiques (acétal de benzylidène, azido..).

Dans la présente étude, la compatibilité de molécules polyfonctionnelles a été évaluée en oxydation catalytique aérobie. L'oxydation du géraniol en citral a été réalisée dans un mélange t-BuOH/eau à 40°C en présence de Pt/C et Pt-Bi/C. A 90°C, l'oxydation sélective du 8-Chloro-1-Octanol en acide 8-Chlorooctanoïque a été réalisée. Par contre, d'autres substrats n'ont pas pu être transformés sélectivement en aldéhyde ou en acide à cause de leur sensibilité vis-À-Vis de l'oxygène (alcool-A) ou de leur réactivité particulière (5-Chloro-1-Pentanol qui est cyclisé en produits non désirés). En conditions anaérobies, le transfert d'H alcool / accepteur a été développé, à partir du géraniol (alcool allylique) comme substrat modèle : il convient de réaliser soit la déshydrogénation sélective de sa fonction alcool, soit son isomérisation lorsque la fonction alcool est déshydrogénée en même temps que la C=C allylique est hydrogénée. Les catalyseurs au Cu supporté ont montré un potentiel beaucoup plus prometteur que les métaux nobles, et de nombreux supports ont été évalués. Le styrène utilisé comme accepteur d'H ne permet pas d'obtenir sélectivement le produit de déshydrogénation du géraniol (citral), par contre l'utilisation d'un accepteur d'H confidentiel permet d'obtenir sélectivement le citral sans former de citronellal (produit d'isomérisation de la fonction alcool allylique) en présence de catalyseur au cuivre sur un support ex-Hydrotalcite. En l'absence d'accepteur, ce catalyseur permet l'isomérisation sélective de différents alcools allyliques avec des sélectivités jusqu'à 90 % en cétones saturées / In this study, we evaluated the compatibility of polyfunctional alcohols with catalytic aerobic oxidation systems. Geraniol dehydrogenation was carried out in mild conditions (t-BuOH / water mixture as solvent, 40°C) in the presence of Pt / C (promoted with Bi to avoid leaching). These catalysts are efficients for the oxidation of 8-Chloro-1-Octanol into corresponding acid at 90°C. However, other reactants were not selectively transformed into aldehyds or acids because of their oxygen sensivity (alcool-A) or their particular reactivity toward cyclization products (5-Chloro-1-Pentanol). In parallel, H transfer dehydrogenation was developed in anaerobic conditions. Geraniol was choosen as a model molecule since it can be selectively dehydrogenated or isomerizd (a reducible function on the substrate is hydrogenated when alcohol function is dehydrogenated). Some noble metals were evaluated for these reactions (Pd in the presence of alkene as H acceptor or Ag for acceptorless dehydrogenation), but performances and selectivities are quite low. Copper catalysts showed better results, and a lot of supports were evaluated. Selectivity toward dehydrogenation product (citral) is not total when styrene is used as hydrogen acceptor, but the use of another H acceptor (confidential) in the presence of copper supported on modified hydrotalcite catalyst allows selective dehydrogenation of geraniol without isomerization intro citronellal. Without H acceptor, this catalyst leads to selective isomerization of secondary allylic alcohols into saturated ketones (90 % selectivity)