Th.--Sci.--Bordeaux 1, 1979. N°: 641.

Les liaisons carbone-carbone sont très intéressantes en chimie organique, spécialement en synthèse organique. Ces liaisons permettent l'existence d'un nombre gigantesque de molécules, dont plusieurs ont un rôle essentiel dans les processus vitaux. Le mémoire porte sur deux objectifs : la formation d'alcools propargyliques et l'activation de ces derniers pour former des liaisons carbone-carbone. Le premier objectif a bien été atteint : suite à une déprotonation de l'éthoxyacétylène via une base forte (ex: BuLi), une cétone aromatique (ex: l'acétophénone, la benzophénone, etc.) a été ajoutée pour former un alcool propargylique selon une réaction d'addition au carbonyle. Afin de rencontrer le deuxième objectif, plusieurs entités nucléophiles ont été ajoutées à l'alcool propargylique pour provoquer une substitution conjuguée via un mécanisme apparenté au réarrangement de Meyer-Schuster. Des cétones α,β-insaturées aromatiques ont ainsi été générées avec succès en utilisant divers nucléophiles aromatiques : l'indole, le pyrrole, le furanne, 1,3-diméthoxybenzène, le N-méthylpyrrole et la N,N-diméthylaniline. Les composés obtenus font partie de la famille des chalcones, qui sont intéressantes pour leurs propriétés anti-tumorales, antibactériennes et anti-inflammatoires mais également parce qu'elles sont des intermédiaires dans la biosynthèse des flavonoïdes végétales, dont plusieurs ont des rôles biologiques importants. Il a déjà été rapporté qu'en milieu acide l'alcool propargylique synthétisé est très réactif et qu'une quantité, même minime, d'eau pourra transformer cet alcool propargylique en ester α,β-insaturé. Pour observer l'addition d'autres nucléophiles, il faut donc avoir un milieu absolument anhydre pour que la réaction de formation de liaisons C-C fonctionne. L'étendue de cette méthode a été étudiée en ce qui a trait à la variation des entités nucléophiles, les catalyseurs utilisés pour activer l'alcool propargylique et les conditions idéales de réaction. ______________________________________________________________________________ MOTS-CLÉS DE L’AUTEUR : Alcools propargyliques, réaction d'addition au carbonyle, réarrangement de type Meyer-Schuster, substitution nucléophile conjuguée, cétones α,β-insaturées, chalcones, flavonoïdes.

Les composites C/C sont principalement utilisés dans les applications à très haute température et notamment dans le domaine du spatial. Savoir concevoir ces matériaux est essentiel pour améliorer leurs performances et diminuer les coûts de production. Ce mémoire présente le développement d’un modèle multiéchelle basé images du comportement thermomécanique d’un composite C/C à renfort 3Daiguilleté. L’utilisation de méthodes classiques ne permet pas de décrire correctement cette architecture très complexe. La méthode CEPI (Computing Effective Properties using Images) présentée s’appuie d’une part sur les propriétés des constituants, dont certaines ont été caractérisées au laboratoire, etd’autre part sur l’architecture de ces matériaux, qui a été obtenue à partir d’une image tomographique.Les propriétés mesurées des constituants ont été directement utilisées dans un modèle microscopique de fil idéal, le modèle macroscopique étant lui directement basé sur l’image de tomographie. Les paramètres des calculs aux différentes échelles ont ensuite été étudiés et discutés pour en déterminer l’influence et permettre de valider certaines hypothèses. La comparaison des résultats numériques et expérimentaux a enfin permis de valider la méthode CEPI sur le comportement mécanique linéaire et de mettre en avant les principaux axes d’améliorations pour le comportement en dilatation des ces composites. / C/C composites are used in very high temperature applications, especially in space activities. The ability to design these materials is essential in order to enhance their performances and lower their production costs. This work introduces an images-based multiscale modeling of the thermomechanical behavior of a C/C needled composites. Standard methods cannot describe this very complex architecture.The CEPI model (Computing Effective Properties using Images) is based on one hand on the components properties, some of them having been characterized in the laboratory, and on the other hand on the architecture of the material which is directly obtained using tomography images. The components properties were used on a microscopic model of an idealistic yarn, while the macroscopic model was based on the CT scan data itself. The influence of the internal parameters of the method was studied and discussed, and allowed validating some hypotheses. Finally, the comparison between the numerical and experimental results validates the CEPI model on the linear mechanical behavior and stressed the key axes of improvement for the thermal expansion behavior of these composites.

L’objectif de ce travail est d’étudier quantitativement l’évolution des propriétés de surface des matériaux carbonés et leur réactivité dans les conditions proches de celles rencontrées lors du taxiage des avions. Les essais de freinage ont été réalisés à l’aide d’un Banc d’Essai Tribométrique à Simulation Inertielle. Les composites C/C frottés et les débris d’usure sont caractérisés par des techniques non-conventionnelles multi-échelles. Les composites frottés (dans leur totalité) et les débris d’usure sont caractérisés par thermo-désorption programmée et chimisorption d’oxygène. Ces analyses permettent de déterminer la nature et la quantité de groupes fonctionnels et la teneur en sites actifs, caractéristique de la réactivité intrinsèque du carbone et responsable de l’interaction avec les espèces gazeuses de l’environnement. Ces caractérisations sont complétées par des analyses morphologiques, structurales et texturales par microscopies, diffractions des rayons X, adsorption de gaz. L’analyse des caractéristiques physico-chimiques des débris d’usure et des disques frottés permet de remonter aux réactions tribochimiques ayant eu lieu dans le contact : des réactions chimiques entre l’oxygène ou l’eau et les liaisons C-C rompues ont été mises en évidence. Un modèle permettant de justifier les différences de propriétés tribologiques lors des essais de taxiage a été proposé. Ce modèle, basé sur la réactivité du système et sur les propriétés de l’interface de frottement, permet d’élucider les problématiques liées à la température dans ce type de système. / The objective of this work is to study quantitatively the evolution of carbon materials surface properties and reactivity under breaking conditions similar to those encountered during taxiing. The breaking tests were carried out using a Tribometric Test Bench. The rubbed C/C composites and the wear debris collected are then characterized by mutiscale unconventional techniques. The whole rubbed composites and the wear debris are characterized by Temperature-Programmed Desorption and by oxygen chemisorption. These analyzes are used to determine the nature and amount of functional groups and the content of active sites that is characteristic of the reactivity of the carbon material and also responsible of its interaction with the surrounding environment. The characterizations are completed by morphological, structural and textural analysis, such as Electron Microscopy, X-Ray Diffraction and gas adsorption. The analysis of the physic-chemical characteristics of wear debris and of the rubbed discs enables to evidence the tribochemical reactions occurring in the mechanical contact: chemical reactions between oxygen or water and the broken C-C bonds have been evidenced. A model is finally proposed, justifying the differences in the tribological properties during taxiing tests. The later is based on the carbon reactivity and on the interface properties and justify the temperature dependence of this system.

L’étude est focalisée sur l’activation d’alcynes fonctionnalisés par des complexes hétérobimétalliques [(OC)3Fe(µ-CO)(µ-Ph2PXPPh2)Pt(PPh3)] (X = CH2, NH) et [(OC)3Fe(Si(OMe)3)(µ-dppm)Pt(H)(PPh3)] conduisant à la formation de composés de type dimétallacyclopenténone et µ-vinylidène dont la réactivité a été exploitée. En particulier, un travail systématique a été mené avec divers alcynols et les données cristallographiques ont révélé l’existence de liaisons hydrogènes variées, intra ou intermoléculaires ; par ailleurs, la déshydratation de ces composés par HBF4 a généré des espèces de type allènylidène cationiques. Egalement, les réactions de diynes aliphatiques et aromatiques terminaux conduisent à des complexes Fe‒Pt [(OC)2Fe(µ-dppm)(µ-C(=O)CH=C{E-C≡CH}Pt(PPh3)] (E = espaceur) portant un alcyne libre, permettant la construction de systèmes tétranucléaires Fe‒Pt symétriques et asymétriques ou des assemblages hétéropolynucléaires Fe‒Pt-Co‒Co. La réaction de cycloaddition a été aussi réalisée sur la triple liaison libre avec des azotures R-N3 pour former des 1,2,3-triazoles organométalliques. Finalement, des études préliminaires concernant l’immobilisation des composés hétérobimétalliques Fe‒Pt sur des particules de silice Aerosil 200 ont été initiées. / The study deals on the heterobimetallic activation of functionalized alkynes by the complexes [(OC)3Fe(µ-CO)(µ-Ph2PXPPh2)Pt(PPh3)] (X = CH2, NH) and [(OC)3Fe(Si(OMe)3)(µ-dppm)Pt(H)(PPh3)] leading to the formation of various species such as dimetallacyclopentenones and μ-vinylidenes, whose reactivity has been investigated. In particular, a detailed study was carried using divers alkynols as substrates. X-ray crystallographic data reveal the occurrence of intra- and intermolecular hydrogen bonding; dehydratation of these compounds by HBF4 leads to formation of cationic allenylidene species. The reactions of aliphatic and aromatic diynes affords Fe‒Pt complexes [(OC)2Fe(µ-dppm)(µ-C(=O)CH=C{E-C≡CH}Pt(PPh3)] (E = spacer) bearing a second alkyne unit, allowing the construction of tetranuclear symmetric and asymmetric Fe‒Pt or heteropolynuclear Fe‒Pt-Co‒Co assemblies. Cycloaddition reactions using azides R-N3 were also performed on the pendant alkyne unit to form a series of organometallic 1,2,3-triazoles. Finally, preliminary studies have been undertaken to immobilize heterobimetallic Fe‒Pt compounds on the surface of Aerosil 200 silica particles.

Ce manuscrit présente l'utilisation de trifluoro(organo)borates de potassium dans des réactions de formation de liaisons carbone-carbone catalysées par des complexes du rhodium. Ces composés très stables, faciles à préparer et à purifier constituent une alternative intéressante aux dérivés du bore trivalent habituellement utilisés en catalyse. Un système catalytique général a été développé pour réaliser des additions de Michael asymétriques. L'emploi d'une diphosphine chirale assure un bon contrôle de l'énantiosélectivité et de bonnes conversions sont obtenues en milieu neutre sans ajout d'un large excès d'organométallique. Une nouvelle méthode catalytique d'addition-1,2 a permis d'obtenir des alcools dans des conditions très douces. Cette réaction très générale peut être appliquée à la synthèse de carbinols diversement substitués. Enfin, une réaction de couplage entre un aldéhyde et un organométallique a été découverte. L'activation formelle d'une liaison C-H permet ainsi un accès facile à de nombreuses cétones non symétriques à partir de dérivés peu fonctionnalisés.

De nouveaux matériaux hybrides " inorganique-organique " pour le captage de polluants organiques (pesticides, HAP) ont été préparés soit par greffage sur des oxydes métalliques, soit par procédé sol-gel. Pour préparer ces matériaux nous avons développé une méthodologie catalytique pour la synthèse des motifs organiques aromatiques. Cette méthodologie repose sur la réaction de couplage de Heck palladocatalysée entre le vinylphosphonate de diéthyle avec des différents halogénures d'aryles en utilisant des catalyseurs homogènes et hétérogènes. Des bons rendements isolés ont été obtenus. En complément, nous avons étudié l'arylation du diéthylacétale de l'acroléine en milieu aqueux qui donne principalement l'ester propanoïque et le cinnamaldéhyde. Nous avons mis en évidence l'influence de différents paramètres (catalyseurs, température, bases, additifs) et montré que l'ajout de cyclodextrines est bénéfique, en augmentant dans la plupart des cas la vitesse de la réaction. Dans le cadre de cette étude, nous avons montré que le remplacement de NaOAc par NH(i-Pr)2 conduisait à une inversion de la sélectivité du cinnamaldéhyde vers l'ester propanoïque. Les matériaux azotés (amine; guanidine; biguanide@oxyde métallique) ont été obtenus soit par greffage des composés bi fonctionnels [fonction azoté]/PO(OEt)2 sur les supports, soit par greffage d'un aminophosphonate suivi d'une condensation en phase solide avec le DIP.La capacités de piégeage de différents pesticides par extraction en phase solide a été évaluée et comparés à celle de deux matériaux courants (charbon actif et Si-C18) connus comme support solide universel dans ce domaine. Nous avons ainsi démontré la complémentarité des différents matériaux dans le piégeage des pesticides.

Afin de comprendre les mécanismes d'usure et de frottement des composites carbone/carbone (C/C) utilisés en freinage aéronautique, un modèle numérique est utilisé pour dissocier les effets mécaniques des effets physico-chimiques et thermiques. Le modèle repose sur l'utilisation d'une approche par éléments finis et de techniques d'homogénéisation appliquées à un volume élémentaire représentatif (VER) du matériau à l'échelle mésoscopique frottant sur une surface rigide ou déformable. A cette échelle, le matériau est décrit par une matrice en carbone et des paquets de fibres de carbone appelés torons, perpendiculaires à la surface frottante. Pour assurer la représentativité de la structure du matériau, plusieurs modèles hétérogènes sont étudiés. Les résultats sont comparés à ceux obtenus avec le modèle homogène équivalent qui découle de l'homogénéisation. L'influence des conditions de contact (la rigidité), ainsi que l'influence de la distribution des torons proches de la surface frottante sur les régimes de vibrations des différents modèles sont mises en évidence. L'extension du modèle numérique à un contact entre deux composites a mis en évidence une forte augmentation des contraintes maximales localisées principales dans les torons présents à la surface frottante. Ces fortes localisations de contraintes peuvent avoir pour conséquence l'endommagement des torons ce qui induit la dégradation de la surface frottante jusqu'aux détachements de particules.

L'utilisation d'un composite Carbone/Carbone 2D est envisagée pour des pièces de structure, travaillant entre 150 et 400°C, dans l'aéronautique civile. Dans ce domaine de température, la durabilité de ces matériaux n'est pas connue car ils n'ont jamais été développés pour de telles applications. Une première approche a permis de corréler la réactivité chimique des constituants élémentaires (fibres et matrices) à leur état d'organisation structurale. Les vieillissements réalisés sur matériau composite ont ensuite mis en évidence qu'un faible taux d'oxydation pouvait conduire à un abaissement significatif des propriétés mécaniques résiduelles. Les fissures et les décohésions consécutives au procédé d'élaboration conduisent à une oxydation préférentielle du composé le plus réactif et à la ruine prématurée du composite par délaminage. L'évolution des propriétés de ce matériau sur de longues durées est finalement discutée afin d'évaluer sa capacité à remplacer les matériaux métalliques dans des pièces aéronautiques.

Les composites C/C sont utilisés dans les domaines du spatial et de l'aéronautique pour leurs excellentes propriétés thermomécaniques depuis la température ambiante jusqu'aux très hautes températures (> 3000°C). Ces matériaux ont une architecture complexe constituée de nappes de fibres stratifiées et aiguilletées. Leur utilisation en zones fortement sollicitées et à haute température nécessite une maîtrise des propriétés thermiques et mécaniques. Actuellement, la conception du matériau se fait de manière empirique et itérative. Pour l'accélérer, le développement d'un modèle numérique multi-échelle prédictif du comportement du composite C/C est proposé. Ce matériau a tout d'abord été caractérisé morphologiquement à ses différentes échelles caractéristiques, les propriétés thermomécaniques de ses constituants élémentaires ont également été identifiées. A l'échelle microscopique, les fils sont représentés de façon homogène et thermoélastique à partir des taux de constituants qui leurs sont associés. A l'échelle mésoscopique, deux aspects morphologiques semblent prédominants : son architecture ainsi que ses porosités et endommagements. Leur effet sur le comportement effectif du composite C/C est étudié dans le but d'évaluer leur influence relative et d'aboutir à une description suffisamment fine de leurs morphologies dans la modélisation effectuée. Un modèle de matériau idéalisé ainsi qu'un modèle basé images ont été développés. La simulation d'essais macroscopiques a révélé que ces deux aspects avaient un effet non-négligeable sur le comportement effectif du composite C/C et ont permis le développement et la validation d'un modèle prédictif multi-échelle de ce matériau, prenant en compte les caractéristiques précédentes, et permettant le lien entre l'échelle de ses constituants élémentaires et celle macroscopique. / C/C composites are used in space and aeronautics for their excellent thermomechanical properties from room temperature to very high temperatures (> 3000°C). These materials have a complex architecture consisting of layers of laminated and needled fibers. Its use in highly stressed areas and at high temperature requires control of thermal and mechanical properties. Currently, the design of the material is done empirically and iteratively. To accelerate it, the development of a multi-scale digital model of the C/C composite is proposed. This material was first morphologically characterized at its different characteristic scales, the thermomechanical properties of its elementary constituents were also identified. At the microscopic scale, the wires are represented homogeneously and thermoelastically from the constituent levels associated with them. At the mesoscopic scale, two morphological aspects seem to predominate: its architecture as well as its porosities and damages. Their effect on the effective behavior of the C/C composite is studied in order to evaluate their relative influence and to arrive at a sufficiently fine description of their morphologies in the modeling carried out. An idealized material model as well as an image based model have been developed. The simulation of macroscopic tests revealed that both aspects had a non-negligible effect on the effective behavior of the C/C composite and allowed the development and validation of a multi-scale predictive model of this material, taking into account the preceding characteristics, and allowing the link between the scale of its elementary constituents and the macroscopic one.