The main motivation of this work was the preparation and characterization of novel compounds in the ternary systems RE–T–C with T = Cr, Fe and Ru with a special focus on compounds containing C2n- and C3m- or mixed C and C2n- as structural units. This would allow to investigate the applicability of the concept of complex anions to this class of materials.

Le manuscrit est divisé en six chapitres et deux parties indépendantes, la première étant consacrée à l'étude de l'effet de substituants nitro sur des ligands phosphines aromatiques (L). Une série de (N-phényl-benzimidazol-1-yl)diphénylphosphines substituées par 1 à 3 groupes nitro à différentes positions des noyaux N-phényle et benzimidazolyle, a été synthétisée, et comparée au parent non nitré et à l'homologue N-méthyl-benzimidazolium cationique. Dans les complexes trans-L2RhICl(CO) correspondants, des variations faibles mais systématiques de la fréquence d'élongation C=O IR et du déplacement chimique RMN 103Rh fournissent une quantification empirique des effets régio-spécifiques des substituants nitro sur le caractère donneur global du ligand. Les produits secondaires dinucléaires (µ-CO)(LRhCl)2 donnent des cristaux de clathrate uniques à teneur élevée (6,7:1) en solvate de dichlorométhane. La deuxième partie, regroupant cinq chapitres, concerne l'étude de nouveaux types de carbo-mères fortement p-conjugués, principalement conçus pour pallier la faible solubilité limitante du noyau carbo-benzène. La synthèse et la caractérisation des hexaaryl-carbo-benzènes de référence sont revisitées. Une voie de synthèse en 12 étapes améliorée du dérivé hexaphényle connu et de l'homologue p-bis-3,5-di-tert-butylphényle est décrite. Les deux carbo-benzènes ont été entièrement caractérisés, en particulier par analyse par diffraction des rayons X et par électrochimie. Leur utilisation dans les cellules solaires photovoltaïques organiques s'est avérée freinée par leur faible solubilité empêchant la formation de couches minces de haute qualité. Le troisième chapitre porte sur une série de p-dialkyl-tétraphényl-carbo-benzènes à deux chaînes aliphatiques R = CnH2n +1, n = 2, 4, 8, 14, 20. Leur synthèse basée sur l'addition nucléophile de RMgBr sur la [6]péricyclynedione clé conduit à la fois aux dialkyl- et mono-alkyl-carbo-benzènes réduits, le processus de réduction étant supprimé en utilisant un réactif RLi/CeCl3. Une augmentation spectaculaire de la solubilité dans les solvants chlorés a été observée pour n = 8. Un empilement p-p direct des cycles en C18, guidé par les forces de dispersions aliphatiques, a été montré pour la première fois dans la structure cristalline du dérivé bis-tétradécyle, appuyant l'existence de l'allotrope du carbone 3D ?-graphityne (carbo-mère putatif du graphite). Le quatrième chapitre décrit deux trialkoxyaryléthynyl-tétraphényl-carbo-benzènes et l'étude des propriétés mésogènes de l'un d'entre eux. Une mésophase rectangulaire colonnaire, mise en évidence à 115 °C par des analyses DSC, POM et PXRD, ouvre des perspectives pour une étude systématique des cristaux liquides apparentés. Les constantes du réseau 3D sont cohérentes avec les images STM 2D du carbo-mésogène sur HOPG. Le cinquième chapitre décrit trois carbo-mères de squelette de bis- et ter-phényles, conçus pour leur relation aux fils moléculaires OPP ou OPE. Un carbo-terphényle a montré un très faible potentiel de réduction (-0,39 V/SCE), sans précédent en série carbo-mère. Dans le dernier chapitre, de nouveaux types de carbo-mères sont illustrés: les carbo-barrélènes et les carbo-stilbènes. Leur préparation repose sur l'addition de triyne dinucléophiles sur un ou deux équivalents d'un précurseur [6]péricyclyne (di)one. Dans la série tricyclique, deux carbo-barrélènes non macro-aromatiques et un dérivé bis-butatriénique partiellement réduit, se sont révélés suffisamment stables pour permettre une caractérisation complète, y compris par cristallographie. Le rôle de cage d'un carbo-barrélène vis-à-vis de petites molécules telles que NH4+, même si elle n'a pas encore été clairement établie, a été étudiée théoriquement et expérimentalement. Les carbo-stilbènes ont été obtenus sous forme de mélanges. En l'absence d'analyse cristallographique, ils ont été attribués aux diastéréoisomères cis et trans sur la base de la spectroscopie RMN 1H et des calculs DFT. / The manuscript is divided into six chapters and two independent parts, the first part being dedicated to the investigation of the effect of nitro substituents on aromatic phosphine ligands (L). A series of (N-phenyl-benzimidazol-1-yl) diphenylphosphines substituted with 1 to 3 nitro groups at different positions of the N-phenyl and benzimidazolyl cores, were synthesized, and compared with the non-nitrated parent and cationic N-methyl-benzimidazolium counterpart. In the corresponding trans-L2RhICl(CO) complexes, prepared in two steps and fully characterized, moderate but systematic variations of the C=O IR stretching frequency and 103Rh NMR chemical shift provide an empirical quantification of regio-specific effects of the nitro-substituents on the global donating character of the P-ligand. Dinuclear (µ-CO)(LRhCl)2 side-products were shown to give unique clathrate crystals with a high content (6.7:1) of dichloromethane solvate. The second part, gathering five chapters, concerns the study of new types of highly p-conjugated carbo-mers, primarily devised to palliate the limiting poor solubility of the aromatic C18 carbo-benzene core. The synthesis and characterization of reference hexaaryl-carbo-benzenes are revisited. An improved 12-step synthetic route to the long known hexaphenyl derivative and p-bis-3,5-di-tert-butylphenyl homologue is described. Both carbo-benzenes were fully characterized, in particular by X-ray diffraction analysis and electrochemistry. Their use in organic photovoltaic solar-cells was found to be hampered by their very low solubility preventing the formation of high quality thin films. The third chapter focusses on a series of p-dialkyl-tetraphenyl-carbo-benzenes with two aliphatic chains R = CnH2n+1, n = 2, 4, 8, 14, 20. The synthetic route based on nucleophilic addition of RMgBr to a key [6]pericyclynedione ultimately led to both the dialkyl- and reduced mono-alkyl-carbo-benzenes, the reduction process being found suppressed by using a RLi/CeCl3 reactant. A dramatic enhancement of solubility in chlorinated solvents was observed for n = 8. A direct p-p stacking of C18 rings, driven by aliphatic dispersions forces, could be evidenced for the first time in the X-ray crystal structure of the bis-tetradecyl derivative, giving experimental support to the existence of the a-graphityne 3D carbon allotrope (putative carbo-mer of graphite). The fourth chapter describes two trialkoxyarylethynyl-tetraphenyl-carbo-benzenes and the study of the mesogen properties of one of them. A columnar rectangular mesophase, evidenced at 115 oC by DSC, POM and PXRD analyses, opens prospects for a systematic study of related liquid crystals. The 3D lattice constants are consistent with 2D STM images of the carbo-mesogen deposited on HOPG. The fifth chapter reports on three skeletal carbo-mers of bis- and ter-phenyls, devised for their acquaintance with OPP or OPE molecular wires. A carbo-terphenyl was found to exhibit a very low first reduction potential (-0.39 V/SCE), unprecedented in the carbo-mer series. In the last chapter, new types of carbo-mers are exemplified: carbo-barrelenes and carbo-stilbenes. Their preparation relies on the addition of triyne dinucleophiles to either one or two equivalents of a [6]pericyclyne(di)one precursor. In the tricyclic series, two non-macroaromatic carbo-barrelenes and one partially reduced bis-butatrienic derivative, both containing two sp3-C bridgeheads, were found to be sufficiently stable to allow full characterization, including by crystallography. The cage-ability of a carbo-barrelene toward small molecules such as NH4+, albeit not clearly proven yet, was investigated both theoretically and experimentally. The carbo-stilbene product was evidenced as an unseparated mixture of two isomers. In the absence of crystal of suitable quality for crystallography, they were assigned to the cis and trans diastereoisomers on the basis of 1H NMR spectroscopy and DFT calculations.

L’objectif de ces travaux de thèse a consisté en le développement de nouveaux accepteurs sulfonylés pour l’élaboration de processus multicomposants radicalaires originaux. De nouvelles réactions de carbo-arylation, carbo-oximation et carbo-alcénylation d’oléfines ont ainsi été mises au point. Nous avons, dans un premier temps, étudié la faisabilité de nouvelles réactions de carbo-hétéroarylation basées sur deux modes d’activation des hétérocycles. Cette méthodologie s’est toutefois révélée être un réel défi en raison de la non-complémentarité des polarités du système, entrainant la formation de plusieurs réactions secondaires et des rendements assez faibles.Dans une seconde partie nous avons étudié le diastéréocontrôle lors de réactions de carbo-oximation d’allylsilanes et d’esters chiraux. Lors de ces processus, les produits de carbo-oximation sont obtenus avec de bons niveaux de diastéréocontrôle mais avec des rendements modestes en raison de l’encombrement stérique et de l’apparition de réactions secondaires. La configuration relative des diastéréoisomères majoritaires n’a pas encore pu être établie avec certitude, mais des modèles d’état de transition peuvent toutefois être proposés afin de prédire la stéréochimie la plus favorable.Dans le but de nous affranchir de l’utilisation d’une quantité stoechiométrique de diétain nous avons également développé de nouveaux accepteurs bi-fonctionnels capables d’agir à la fois comme accepteurs de radicaux nucléophiles et comme sources de radicaux électrophiles via l’α-scission du radical alkylsulfonyle généré. Nous avons mis au point une méthode de préparation de ces accepteurs extrêmement simple et efficace permettant l’accès à une large série de composés.Dans une dernière partie nous avons étendu les résultats obtenus lors des réactions de carbo-alcénylation en préparant de nouveaux accepteurs halogénés et sulfonylés très appauvris en électron par la présence de groupements électroattracteurs. Nous avons finalement réalisé un premier test concluant de carbo-alcénylation à partir d’un vinylsulfoxyde permettant d’envisager la réalisation de ces réactions en version énantiosélective à partir de vinylsulfoxydes énantioenrichis. / This thesis consists in the development of new sulfonylated acceptors for the elaboration of original free-radical multicomponent processes. Thereby, we have developed new free-radical carbo-arylation, carbo-oximation and carbo-alkenylation processes onto olefins.We have first studied the feasibility of new free-radical carbo-heteroarylation based on two different way of activation. This process proved to be very challenging due to the mismatch polarity between the different components, leading to the formation of side reactions and therefore relatively poor yield.In a second part, we examined the diastereocontrol arising from carbo-oximation of chiral allylsilanes and allylic esters. Carbo-oximation products are obtained with high level of selectivity, albeit in modest yields, due to steric hindrance and the formation of side-products. The relative configuration of the major diastereoisomer could not be established, but transition state models may be proposed to predict the most favorable stereochemistry. In order to overcome the use of stoechiometric amount of tin, we have developed new bi-functional reagents which can act both as a trap for nucleophilic radicals as well as a source of electrophilic radical via α-scission of generated alkylsulfonyl radicals. We have developed a very simple and efficient method for the preparation of these acceptors allowing an access to a wide range of compounds.In the final part, we extended the results obtained in the carbo-alkenylation reactions by preparing new activated halogenated and sulfonylated acceptors containing electron-withdrawing groups. We finally carried out a successful test on a carbo-alkenylation reaction using a vinylsulfoxide, offering an entry toward the development of such reactions in an enantioselective series starting from enantioenriched vinylsulfoxides.

A la suite de nombreuses illustrations et validations au niveau fondamental, la chimie de molécules carbo-mères s'est récemment orientée vers des cibles fonctionnelles en termes de perspectives d'applications (" carbo-matériaux " moléculaires). C'est ainsi que de telles molécules expansées en carbone ont récemment montré des propriétés remarquables dans les domaines de la conductivité sur molécule unique (SMC) ou de l'absorption à deux photons (TPA). La considération de cibles de types fondamentalement nouveaux " reste cependant nécessaire en préliminaire à l'étude de propriétés nouvelles aussi. Le travail décrit dans ce manuscrit présente essentiellement les résultats concernant la synthèse de carbo-quinoïdes et de carbo-benzénoïdes, deux types de structures carbo-mères qui n'avaient jamais été envisagées expérimentalement auparavant. Le premier chapitre est un résumé bibliographique décrivant notamment la synthèse et les propriétés de molécules carbo-mères aromatiques, et plus généralement hautement pi-conjuguées (carbo-benzènes, carbo-cyclohexadiènes, carbo-oligoacétylènes...) Le second chapitre porte sur l'étude complète des trois régioisomères, " ortho ", " para ", et " meta " du tétraphényl-carbo-benzène, dont les deux premiers représentants avaient été partiellement décrits. Le troisième chapitre décrit la synthèse et l'étude du premier exemple de carbo-quinoïde, ainsi que sa transformation rédox réversible en carbo-benzènes, illustrant ainsi la " pro-aromaticité redox " des carbo-quinoïdes vis-à-vis de leurs analogues oxydés carbo-benzènes. Le quatrième et dernier chapitre est consacré à la synthèse et l'étude d'un carbo-benzénoïde, le carbo-naphtalène, pouvant être considéré comme le plus petit fragment polycyclique condensé d'alpha-graphyne, un matériau largement étudié au niveau théorique mais encore inconnu expérimentalement à ce jour. Les propriétés physico-chimiques et spectroscopiques de carbo-naphtalène sont comparées à celle du carbo-benzène monocyclique correspondant, dont la synthèse est aussi détaillée. / Following numerous illustrations and validations at the fundamental level, the chemistry of carbo-meric molecules was recently directed towards functional targets in terms of application prospects (molecular "carbo-materials'). Such carbon-expanded molecules have indeed recently been shown to exhibit remarkable properties in the areas of single molecule conductivity (SMC) or two-photon absorption efficiency (TPA). The consideration of target of fundamentally "new types" remains necessary in view of the study of new properties as well. The work described in this manuscript focus mainly on results concerning the synthesis of carbo-quinoids and carbo-benzenoids, two types of carbo-meric structures that had not been considered hitherto. The first chapter is a bibliographic summary describing the synthesis and properties of carbo-meric molecules, either aromatic or, more generally, highly pi-conjugated (carbo-benzenes, carbo-cyclohexadienes, carbo-oligoacetylenes...) The second chapter focuses on the complete study of the three regioisomers, "ortho", "para" and "meta" of tetraphenyl-carbo-benzene, the first two representatives having been partly described previously. The third chapter describes the synthesis and study of the first example of carbo-quinoid and its reversible redox transformation to carbo-benzenes, illustrating the "redox pro-aromaticity" of carbo-quinoid with respect to their oxidized carbo-benzenic analogues. The fourth and final chapter is devoted to the synthesis and study of a carbo-benzenoid, carbo-naphthalene, which can be regarded as the smallest condensed polycyclic fragment of alpha-graphyne, a material widely studied at the theoretical level but remaining unknown experimentally to date. The physicochemical and spectroscopic properties of carbo-naphthalene are compared to that of the corresponding monocyclic carbo-benzene, the synthesis of which is also detailed.

The use of nano zerovalent iron (nZVI) for environmental remediation is a promising new technique for in situ remediation. Due to its high surface area and high reactivity, nZVI is able to dechlorinate organic contaminants and render them harmless. Limited mobility, due to fast aggregation and sedimentation of nZVI, limits the capability for source and plume remediation. Carbo-Iron is a newly developed material consisting of activated carbon particles (d50 = 0,8 µm) that are plated with nZVI particles. These particles combine the mobility of activated carbon and the reactivity of nZVI. This paper presents the rst results of the transport experiments. / Der Einsatz von elementarem Nanoeisen ist eine vielversprechende Technik zur Sanierung von Altlastenschadensfällen. Aufgrund der hohen Oberäche und der hohen Reaktivität kannn ZVI chlororganische Schadstoffe dechlorieren und zu harmlosen Substanzen umwandeln. Der Einsatz von Nanoeisen zur Quellen- und Fahnensanierung wird jedoch durch mangelnde Mobilität im Boden im eingeschränkt. Carbo-Iron ist ein neu entwickeltes Material, das aus Aktivkohlepartikeln (d50 = 0,8 µm) und nZVI besteht. Diese Partikel kombinieren die Mobilit ät von Aktivkohle mit der Reaktivität von nZVI. Dieser Artikel beschreibt erste Ergebnisse von Transportuntersuchungen.

The main motivation of this work was the preparation and characterization of novel compounds in the ternary systems RE–T–C with T = Cr, Fe and Ru with a special focus on compounds containing C2n- and C3m- or mixed C and C2n- as structural units. This would allow to investigate the applicability of the concept of complex anions to this class of materials.

Hard coatings deposited by physical vapour deposition (PVD) are commonly used to improve the scratch resistance and hardness of objects made of softer materials such as steel, and they can also be used as decorative coatings since they exhibit a wide range of different colours. In this research, stainless steel tableware utensils were coated with multilayer Ti/TiCN thin films to give the tableware a wear-resistant decorative finish. A cathodic arc PVD system was used to deposit the coatings since it has the potential to produce very dense coatings with excellent adhesion and wear-resistance properties in relatively short deposition times. Several system parameters were varied between deposition cycles to create a large set of samples which included: changing the amount of flatware present inside of the chamber during deposition, changing the size of the flatware used, changing the mounting location of the flatware inside of the chamber, and changing the depletion level of the titanium cathode targets used to deposit titanium. It was found that changing these variables had an effect on the deposition rate of the coating and thus had an effect on the thickness of the titanium interlayer, which was found to be an important factor in achieving good adhesion of the TiCN layer. The optimal titanium interlayer thickness was found to be in the range of approximately 120 to 230 nm. / Thesis / Master of Applied Science (MASc)

Dans le cadre de ce travail, une méthode chimique, la voie « polymère précéramique », a été mise en œuvre pour générer des (nano)composites céramiques à matrice de carbure, carbonitrure et nitrure de silicium et contenant des (nano)cristaux à base de métaux de transition (Ti ou Zr). Ces matériaux ont été préparés sous forme d’objets massifs. Cette thèse consiste tout d’abord en un premier chapitre de bibliographie décrivant les (nano)composites, la méthode de préparation mise en œuvre dans ce manuscrit ainsi que les matériaux visés et leur application, principalement dans le domaine de l’énergie nucléaire et solaire à concentration. L’étude consiste dans un deuxième chapitre à décrire les méthodes de synthèse mises en jeu dans notre étude ainsi que les différentes techniques de caractérisation mises en œuvre pour caractériser les précurseurs de départ, les matériaux au cours de leur élaboration et les matériaux finaux. Le chapitre 3 s’est intéressé à l’élaboration des (nano)composites autour du système Si-C-Ti, pouvant notamment entrer dans la composition de gaines à combustible au sein des réacteurs nucléaires à fission de génération IV. Ces matériaux ont été élaborés à partir de mélanges de nanopoudres à base de titane et d’un polycarbosilane hyperbranché, l’allylhydridopolycarbosilane (AHPCS). Les nanopoudres à base de titane jouent le rôle de charges passives/actives dans l’AHPCS pour s’opposer au retrait volumique que subit le polymère lorsque celui-ci est pyrolysé sous argon à 1000°C. Des objets massifs sont élaborés par moulage. Une étude détaillée du comportement à la pyrolyse des différentes formulations est faite et les matériaux finaux ont été caractérisés structuralement. Une étude préliminaire en implantation hélium de ces matériaux est réalisée. Dans le chapitre 4, nous nous sommes intéressés au même système en travaillant plus particulièrement la chimie de polymères précéramiques. L’objectif a été de synthétiser des polymères dit à « source unique » (=polytitanocarbosilanes) qui, par des traitements thermiques appropriés, conduisent à des (nano)composite dans lesquels des nanocristaux de carbure de titane (nc-TiC) sont dispersés dans une phase amorphe ou cristallisée de carbure de silicium sans phases secondaires comme dans l’approche détaillée au chapitre 3. Ces polymères ont été synthétisés pour être adaptés à la conception d’objets massifs par compactage à chaud puis traitement thermique des compacts polymères. Les matériaux finaux ont alors été caractérisés par différentes techniques afin de sélectionner les paramètres opératoires, allant de la synthèse des polymères à leur conversion en céramique, conduisant aux (nano)composite souhaités (e.g. matrice amorphe de carbure de silicium) avec les propriétés visées (e.g. comportement sous implantation Helium). Dans un cinquième chapitre, l’étude est plus fondamentale et vise à suivre la même démarche de chimiste que le chapitre 4 pour synthétiser des polymétallocarbosilazanes qui sont des précurseurs des systèmes carbonitrures et nitrures de type Si-N-M-(C) (M = Ti, Zr). Une étude de l’effet de la nature du polymère sur les propriétés des (nano)composites est notamment entreprise par RMN du solide, analyse thermogravimétrique et diffraction des rayons X. Une étude préliminaire d’application de ces matériaux en énergie solaire à concentration est proposée. / In the present work, the Polymer Derived Ceramics (PDCs) route has been investigated to prepare silicon carbide (SiC), silicon carbonitride (SiCN) and silicon nitride (Si3N4) matrix (nano)composites in which transition metal-containing (nano)phases (Ti or Zr) are distributed. This approach has been applied to produce bulk materials. In the first chapter, we develop a literature review on the definition and the different types of nanocomposites, the different strategies to prepare them with a particular focus on the PDCs route and the targeted applications in the nuclear and concentrating solar system energy field. In a second chapter, the synthesis experimental protocols and the various methods to characterize the materials at each step of their preparation have been described. The third chapter focuses on the Si-C-Ti compositional system which displays potential to be used in the fuel cladding of the 4th generation of nuclear fission reactor. The precursors are prepared by mixing titanium (Ti)-based nanofillers and a hyperbranched polycarbosilane named allyhydridopolycarbosilanes (AHPCS) to be cast into a green compact then pyrolyzed to generate bulk (nano)composites which represent multiphase materials according to the composition of the nanofillers. In particular, the active behavior of Ti nanopowders into the AHPCS significantly limit the volume shrinkage of the polymer during its pyrolysis at 1000°C under argon to form (nano)composites composed of titanium carbide, titanium silicide and silicon carbide phases. Their structure has been investigated in details and a preliminary study on helium implantation has been done on these materials. In the chapter IV, we considered the same system. Here, our objective was to focus on the chemistry of preceramic polymers to prepare single-source precursors called polytitanocarbosilanes. We investigated their chemistry and structure by solid-state NMR as well as their pyrolysis behavior by thermogravimetric analyses up to 1000°C under argon. Amorphous materials were generated at 1000°C. Titanium carbide nanocrystals precipitated during a further heat-treatment up to 1600°C in a silicon carbide matrix. Dense pieces were prepared by warm-pressing of polytitanocarbosilanes followed by pyrolysis of the green compact. Helium implantation tests have been done and compared with the results gained in chapter 3. In the fifth chapter, we followed the same strategy, with a more fundamental aspect, for (nano)composites prepared in the Si-N-M-(C) (M=Ti, Zr). The effect of the polymetallocarbosilazane formulation on the (nano)composite properties has been investigated by solid-state NMR analysis, thermogravimetric analysis and X-ray diffraction. The structural evolution of these materials has been investigated up to 1600°C under ammonia and nitrogen atmosphere. The final materials represent nanocomposites of the type nc-TiN/a-Si3N4 with nc, nanocrystals and a being amorphous after a pyrolysis at 1400°C. By increasing the temperature up to 1600°C, the matrix crystallized. The effect of zirconium instead of titnanium has been investigated. A preliminary study on the potential of these materials as solar absorber for concentrating solar power (CSP) is reported.

L’objectif de ces travaux de thèse a consisté en le développement de nouveaux accepteurs radicalaires de type vinylsulfoxydes et vinylsulfoximines pour la mise en œuvre de processus multicomposants radicalaires. Ces réactions de carbo-alcénylation d’oléfines permettent l’accès à des substrats comportant plusieurs fonctionnalités utiles en synthèse organique et la formation de plusieurs liaisons carbone-carbone en un seul pot. L’absence de contrôle de la stéréochimie du centre asymétrique créé lors de la dernière étape élémentaire du processus multi-composants constitue l’un des derniers problèmes à résoudre dans cette méthodologie. Nous avons, étudié le développement de réactions multicomposants radicalaires impliquant des précurseurs vinylsulfoxydes et sulfoximines. Lors de ces processus, les produits de carboalcénylations d’oléfines ont été obtenus avec des rendements moyens à bons. Nous avons développé en parallèle une méthode efficace pour l’alcénylation directe photocatalysée d’hétérocycles oxygénés par activation de liaisons Csp3 -H à l’aide d’une quantité catalytique de diarylcétone sous irradiation UV. Ce processus permet notamment un accès aisé aux dioxanes substitués par un groupement alcényle, avec un rendement élevé. Une approche énantiosélective de ce processus a également été réalisée. Dans une derniére partie, nous avons développé une stratégie sans étain qui utilise le diphenyliodonium hexafluorophosphate pour réaliser la vinylation des halogénures d'alkyle dans des conditions radicalaires. Le diphenyliodonium hexafluorophosphate est donc considéré comme un substitut efficace de l'étain dans ce processus de radical libre. / The aim of this thesis was to develop new radical acceptors including vinylsulfoxides and vinylsulfoximines for the implementation of radical multicomponent processes. These carbo- alkenylation reactions of olefins allow access to substrates having several functionalities, which are useful in organic synthesis and the formation of several carbon-carbon bonds in a single pot. The lack of control of the stereochemistry of the stereogenic center, created during the last elementary stage of the multi-component process, is one of the key problems to be solved in this methodology. We have studied the development of radical multicomponent reactions involving vinylsulfoxide and sulfoximine precursors. In these processes, the olefin carbo-alkenylation products were obtained in moderate to good yields. We have developed in parallel an efficient method for the direct photocatalyzed alkenylation of oxygenated heterocycles through the activation of a Csp3 –H bond, using a catalytic amount of a diarylketone under UV irradiation. This process provides an easy access to alkenyl-substituted dioxanes in high yield. An enantioselective version of this process was also studied. In the final part, we developed a tin-free strategy that uses diphenyliodonium hexafluorophosphate tovinylate alkyl halides under free radical conditions. Diphenyliodonium hexafluorophosphate is thereforeconsidered as an efficient tin surrogate in this free-radical process.

L’objectif de ce travail a consisté en le développement de nouveaux processus multi-composant radicalaires et leur application en synthèse organique. Des carbo-alcénylation d'oléfines ont ainsi été réalisées avec de nouveaux précurseurs de radicaux, des oléfines diverses, en présence de Z-diphénylsulfonyléthylène comme accepteur terminal. Les conditions de la réaction ont été optimisées, en introduisant notamment la diphénylsulfonylhydrazine comme amorceur de radicaux sous irradiation UV, et substitut au couteux DTBHN. Des conditions sans étain ont également été étudiées avec l’objectif de remplacer le réactif (Bu3Sn)2 par des radicaux silylés. Le tris (triméthylsilyl)silylthiopropene a ainsi été testé avec succès en tant qu'agent de propagation des chaînes radicalaires. A l’issue de ce travail méthodologique, nous avons développé une stratégie de synthèse de l'Eucophylline, un alcaloïde isolé de Leuconotis griffithii, dont le squelette tétracyclique a été élaboré sur la base d’une réaction de carbo-oximation radicalaire d’oléfine. Ce processus multicomposant, suivi d’une réduction de la fonction oxime et d’une lactamisation offre une voie d’accès rapide au motif bicyclo[3.3.1]lactame, intermédiaire-clé de la synthèse. Une réaction de type Friedländer entre ce lactame et un ortho-aminobenzonitrile a permis d’accéder au squelette tetrahydrobenzo[1,8]naphthyridine de l'Eucophylline. La synthèse du composé modèle a enfin été complétée par l’introduction du substituant vinylique par un couplage de Heck. / The aim of this work was to develop new radical multi-component processes and their application in organic synthesis. Carbo-alkenylation processes were thus performed with new radical precursors, different olefins, in the presence of Z-diphenylsulfonylethylene as a terminal acceptor. Reaction conditions have also been optimized, including the diphenylsulfonylhydrazine as a radical initiator under U.V. irradiation, and substitute to the costly DTBHN. Tin-free conditions were also screened with the goal of replacing (Bu3Sn)2 with silyl radicals. Tris(trimethylsilyl)silylthiopropene was tested with success as a radical chain carrier. After this methodology studies, we developed a strategy toward the synthesis of Eucophylline, an alcaloid isolated from Leuconotis griffithii, which tetracyclic skeleton was elaborated based on a carbo-oximation of olefin. This multicomponent process, followed by a reduction of the oxime function and a lactamization offered a fast access to the bicyclo[3.3.1]lactam, a key-intermediate in the synthesis. A Friedländer-type reaction between this lactam and an ortho-aminobenzonitrile allowed an access to the Eucophylline tetrahydrobenzo[1,8]naphthyridine skeleton. The synthesis of the model compound was finally completed with the introduction of the vinylic substituent through a Heck coupling.