Depuis la découverte par le Pr. Kagan en 1977 de conditions douces de synthèse du diiodure de samarium (SmI2), ce réactif est rapidement devenu un des meilleurs réducteurs chimiques utilisé en synthèse organique. Cependant, en tant que réducteur mono-électronique, il est souvent employé en quantité sur-stœchiométrique ce qui impose l’utilisation de quantité importante de réactif qui possède par ailleurs une faible solubilité dans le THF (solvant de choix pour ce réactif) ce qui impose également de trop importantes quantités de solvant. Dans ce travail de thèse, nous nous sommes intéressés à l’utilisation de l’électrochimie comme alternative de synthèse de SmI2 pour apporter un certain nombre de solutions aux limitations manifestes de l’utilisation de ce réactif.Dans un premier temps nous avons mis en œuvre une méthode de synthèse du SmI2 grâce à l’utilisation originale d’une anode "sacrificielle" de samarium. Le SmI2 électrogénéré, dosé et parfaitement caractérisé nous a permis de réaliser différentes réactions de formation de liaisons carbone-carbone médiées par ce réactif. Le SmI2 est produit et consommé en continu ce qui réduit considérablement les quantités de solvant habituellement exigées. Cette approche a également permis de préparer et de caractériser d’autres dérivés divalents de samarium souvent plus difficiles à synthétiser. Nous avons ensuite exploré la possibilité d’exploiter cette approche électrochimique pour la mise en place d’une nouvelle procédure catalytique en SmI2. Après avoir mis en évidence l’efficacité de la réduction électrochimique de sels trivalents de samarium en dérivés divalents grâce à l’emploi d’une cathode de samarium, nous avons établi les conditions opératoires d’une nouvelle procédure catalytique en SmI2 assistée par électrochimie évitant ainsi tout additif métallique. Cette approche catalytique a été appliqué avec succès dans différentes réactions de couplage. / Since the seminal reports of Kagan, dedicated to the preparation of samarium diiodides and its usefulness in organic synthesis, SmI2 became one of the most important reducing agents available to the synthetic organic chemist, promoting a multitude of radical and anionic reactions. However, the major limitations according to its preparation remains the concentration of SmI2 in THF (around 0.1M) and the inert atmosphere needed during its manipulation. Therefore, the majority of organic reactions mediated by SmI2 as reductive reagent require a stoichiometric amount or even a large excess.We report herein a new electrochemical method to prepare solutions of samarium diiodide in THF. The simple electrolysis of a samarium rod provides a rapid and straightforward in situ synthesis of SmI2. The electrogenerated complex catalyzes various C-C bond formations. The reagent is produced continuously and leads to efficient organic electrosynthesis with significantly smaller amounts of solvent than usually required. Moreover, samarium metal has been then used for the first time as electrode material to perform an efficient and versatile SmI2 catalytic system assisted by electrochemistry. The established electrocatalytic procedure that excludes any metal additives was successfully applied in various transformations mediated by this useful reagent.

La chimie des composés à base d'iode hypervalent (i.e., iodanes) connaît un fort intérêt depuis le début des années 1990 comme en témoigne le panel de composés iodés disponibles commercialement et le nombre de transformations chimiques que ces réactifs peuvent promouvoir. Au cours de la dernière décennie,les recherches se sont essentiellement concentrées sur le développement d’iodanes chiraux et leurs applications en synthèse asymétrique. La plupart de ces iodanes sont utilisés pour la création hautement sélective de liaison carbone-hétéroatome (C–O, C–N, C–F…). La création asymétrique de liaison carbone-carbone (C–C) médiée par des iodanes chiraux a cependant été très peu étudiée jusqu'à présent. Dans ce contexte, notre groupe de recherche a décrit la synthèse de nouveaux iodanes-λ5chiraux biaryliques et de type Salen ainsi que leurs applications à la désaromatisation oxygénante asymétrique de 2-alkyl phénols avec des excès énantiomériques (ee) supérieurs à 90%. Ces travaux de thèse sont consacrés au développement de nouveaux iodanes-λ3 chiraux porteurs de ligands carbonés transférables pour la création asymétrique sans métal de liaison C–C. Sont plus particulièrement décrits la synthèse de bis(alcynyl-iodanes-λ3) biphényliques atropopurs et leur utilisation dans l’alcynylation énantiosélective de β-cétoesters (jusqu’à 68% ee) et, pour la première fois, de naphtols (jusqu’à 84% ee). / The chemistry of hypervalent organoiodine compounds (i.e., iodanes) has unarguably experienced an impressive development since the early 1990s, as evidenced by both the diversity of iodane reagents that are commercially available today and the number of chemical transformations that those reagents can promote.Over the last decade, the elaboration of new chiral iodanes and their applications in asymmetric synthesis have attracted special interests and research efforts. Most ofthem are involved in highly selective carbon-heteroatom bond-forming reactions (C–O, C–N, C–F…). However, C–C bond-forming reactions in a stereoselective fashion with chiral iodane are yet underexploited. In this context, our research group reported the synthesis of new biarylic and Salen-type chiral λ5‐iodanes and their successful application to the asymmetric hydroxylative phenol dearomatization of 2alkylphenols, with enantiomeric excesses (ee) above 90%. This thesis work is dedicated to the development of new chiral λ3‐iodanes bearing transferable carbon-basedligands for metal‐free asymmetric C–C bond construction. In particular, the synthesis of chiral biphenylic bis(alkynyl-λ3-iodanes) and their successful application to the enantioselective alkynylation of β‐ketoesters (up to 68% ee) and 2‐substituted naphthols (up to 84% ee) are described.

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. / A 2D Carbon/Carbon composite is envisaged for structural parts, operating between 150 and 400°C, in civil aircraft. In this temperature range, the durability of these materials remains unknown because they have never been developed for this kind of applications. A first approach allowed us to correlate the chemical reactivity of the elemental constituents (fiber and matrix) to their structural organization. Then, thermal ageing tests performed on the composite material have demonstrated that a low rate of oxidation could be responsible to a significant reduction of residual mechanical properties. Cracks and fiber/matrix debonding resulting to the elaboration process create an extended pathway to a preferential oxidation of the most reactive compound. This latter is followed by a premature failure by delamination. The reduction of the material properties over long periods is finally discussed in order to evaluate its ability to replace metallic materials in aircraft structural parts.

Les catalyseurs supportés sur des dendrimères et nanoparticules magnétiques acquièrent actuellement une importance accrue dans le contexte de la chimie verte et du développement durable car ils sont séparés facilement des produits de réaction par filtration ou à l’aide d’un aimant et recyclables. Dans cet esprit, la thèse a été dédiée à la synthèse, à la caractérisation et aux applications catalytiques de catalyseurs moléculaires, nano-et dendritiques immobilisés impliquant le ruthénium, le cuivre et le palladium. Les catalyseurs magnétiquement recyclables de ruthenium (II), de cuivre (I) et des nanoparticules de palladium ont produit d’excellentes performances en terme d’activité, de stabilité et de recyclabilité pour les réactions de cycloaddition entre les alcynes et les azotures et les réactions de couplage croisé carbone-carbone. Enfin, la synthèse de complexes mono-et polymétalliques du palladium contenant les ligands 2-pyridyl-1,2,3-triazole a également été réalisée et leurs proprietiés catalytiques ont été étudiées. / Catalysts based on dendrimers and magnetic nanoparticles are becoming increasing utilized in the context of green and sustainable chemistry, because they are easily separated by precipitation or by using asimple magnet respectively, and they are recyclable. In this spirit, the thesis has been devoted to the synthesis, characterization and catalytic applications of iron oxide magnetic nanoparticles-immobilized molecular, nano-and dendritic catalysts involving Ru, Cu and Pd. Magnetically recyclable ruthenium(II) and Cu(I) complexes and Pd nanoparticles have provided excellent catalytic performances in terms of activity, stability and recyclability, using alkyne-azide cycloaddition and carbon-carbon cross coupling reactions. The synthesis of mono-and polymetallic palladium complexes containing the 2-pyridyl-1,2,3-triazole ligand or nonabranch-derived ligands has also been carried out, and their catalytic properties in coupling reactions has been studied

Ce manuscrit présente des développements récents dans le domaine des réactions d'arylation ou d'hydroarylation d'oléfines catalysées par des complexes de métaux de transition (rhodium et ruthénium). L'utilisation des trifluoro(organo)borates de potassium a permis d'effectuer une réaction de Heck catalysée par un complexe de rhodium en l'absence de base et d'oxydant. Ces conditions sont plus douces que celles qui sont généralement décrites dans la littérature et elles pourraient être utilisées pour la synthèse de molécules sensibles aux conditions basiques ou oxydantes. Un nouveau système catalytique à base de ruthénium actif dans des procédés d'hydroarylation d'alcènes, via l'activation de liaisons C-H ortho-dirigée, a également été mis au point. Il présente l'avantage d'être généré in situ à partir de précurseurs stables de ruthénium, de formiate de sodium et de triphénylphosphine, mais surtout, il est possible de modifier ses propriétés électroniques et stériques en jouant sur les ligands du ruthénium. Cette adaptabilité a été mise à profit pour l'activation et la fonctionnalisation de nombreux substrats. En particulier, un procédé d'hydroarylation anti-Markovnikov des styrènes a été mis au point avec ce système catalytique. Enfin, l'utilisation d'un solvant protique a permis de diminuer grandement la température de la réaction, permettant d'obtenir une bonne activité catalytique dans des conditions plus douces.

Nous avons développé de nouvelles réactions de formation de liaison carbone-carbone catalysées par les complexes du rhodium utilisant les organotrifluoroborates de potassium. Ces dérivés du bore, facilement synthétisés, constituent une alternative, en terme de réactivité et de stabilité, aux acides boroniques. Les réactions d'additions-1,4, catalysées par le rhodium, d'organotrifluoroborates de potassium sur des substrats alpha,béta-insaturés ont été étendues aux énoates. Aussi, pour la première fois, les esters alpha-aminés ont pu être préparés par addition de Michael sur des alpha-aminoacrylates en présence de ligands chiraux et d'un agent de protonation efficace: le guaiacol. Une voie d'accès très simple aux alcènes trisubstitués à partir d'adduits de Baylis-Hillman a également été décrite et procède par un mécanisme d'addition conjuguée / béta-hydroxyélimination original. Enfin, nous avons abordé la synthèse de la Biphénomycine A: un tripeptide cyclique possédant une activité contre les bactéries à gram positif.

Thèse de doctorat : Sciences : Strasbourg 1 : 2007. / Titre provenant de l'écran-titre. Notes bibliogr.

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. / To understand the mechanisms of wear and friction of carbon 1 carbon composites (C/C} used in aeronautical braking, a numerical model is used to separate the mechanical effects of the physico-chemical and thermal effects. The model is based on the use of an approach by finite elements (FE} and techniques of homogenization applied to a representative elementary volume (RVE} of the material in the mesoscopic scale rubbing on a rigid or deformable surface. In this scale, the material is described by a matrix in carbon and packages of carbon fiber called strands, perpendicular on the contact surface. To insure the representativeness of the structure of the material, several heterogeneous models are studied. The results are compared with those obtained with the equivalent homogeneous model which ensues from the homogenization. The influence of the conditions of contact (the rigidity), as well as the influence of the distribution of strands at the contact surface on the regimes of vibrations of the various models are revealing. The extension of the numerical model in a contact between two composites underline a strong increase of maximal constraints mainly localized in the strands present on the contact surface. These strong localizations of constraints can have for consequence the damage of strands what leads the degradation of the contact surface until the detachments of particles.

Le matériau composite carbone/carbone ou C/C est utilisé en temps que matériau de friction en freinage aéronautique. Matériau complexe tant du point de vue de sa description microstructurale que de son comportement sous sollicitations tribologiques, il a été l’objet de nombreuses études visant à mieux comprendre les mécanismes régissant sa réponse (frottement, endommagement, usure) à ces sollicitations. Dans cette étude nous nous focalisons sur l’aspect mécanique de cette réponse. En particulier, nous nous intéressons aux endommagements présents dans le matériau : nous souhaitons étudier tant leurs origines que leur influence sur le comportement du matériau. Pour cela, nous choisissons une approche combinée numérique et expérimentale, nous permettant d’identifier de façon exhaustive ces endommagements puis de construire un modèle numérique tribologique permettant d’étudier les mécanismes d’usure du matériau. Nous montrons comment les mécanismes d’accommodation en volume du 1er corps influent sur les détachements de particules en surface, nous conduisant à parler de dialogue tribologique surface/volume. Le modèle numérique utilise la méthode des éléments discrets pour représenter 1er et 3ième corps simultanément. Un travail est réalisé autour de la représentativité du modèle vis-à-vis des caractéristiques mécaniques du composite C/C. Nous proposons également une démarche de recherche d’un Volume Elémentaire Représentatif sous condition de contact. Ce modèle ainsi que les observations du matériau nous permettent de proposer un scenario de comportement tribologique du composite C/C, en fonction des sollicitations thermomécaniques qui lui sont appliquées et correspondant aux différents types de freinages aéronautiques. Les endommagements identifiés dans le volume du matériau se révèlent être bénéfiques dans certains cas de figure au travers d’un mécanisme de rigidification du matériau intervenant à haute température, ce qui nous conduit à parler d’ « endommagement utile ». Le scenario intègre donc ce phénomène, ainsi que d’autres tant mécaniques que physicochimiques et identifiés par cette étude ou dans la littérature, et montre comment leur équilibre « dynamique » produit le comportement tribologique identifié du matériau pour les différentes gammes de sollicitations qui lui sont appliquées. / Carbon/Carbon (or C/C) composite is used as a friction material in aeronautical braking applications. This is a complex material from both microstructural and tribological behavior points of view. Thus, it has been studied through various works for several years, aiming at understanding what mechanisms guide this material response (friction, damage, wear) under tribological conditions. In this study, a focus is performed on mechanical aspects such as damages that occur in the numerical and experimental approach, in view to identify and classify the damages as well as to build a numerical model used to investigate wear mechanisms. It is underlined how first-body accommodation mechanisms have a great influence on particles detachment at the interface, as a surface/volume tribological dialogue take place. This model is based on the Discrete Elements method and represents simultaneously first- and third-body; such model is able to represent fist-body degradation as well as creation and flow of third-body particles. Its representativeness is ensured through experimental comparisons, particularly on mechanical aspects. A procedure is proposed for the research of a Representative Elementary Volume under contact conditions. Model results and material observations allow proposing a global scenario explaining C/C composite behavior under tribological conditions, which are representative of different aeronautical braking cases. Damages, identified in the volume of the first-body, reveal themselves to be sometimes beneficial, and could be characterized as “useful damages”. The scenario takes into account this phenomenon, as well as thermal, mechanical and physicochemical ones, identified from this work or literature. It explains the influences of these parameters on C/C tribology and show how the dynamic equilibrium between them results on the C/C response, particularly its wear mechanism.

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. / Development of new hybrid materials “inorganic-organics” for the collecting of the various organic pollutants (pesticides, PAH). These materials were prepared by two methods: grafting of metallic oxides and sol-gel method. A catalytic methodology of the aromatic organic matrix synthesis was considered. This methodology is based on the reaction of pallado-catalyzed Heck coupling between the diethyl vinylphosphonate with different aryl halogenurs by using homogeneous and heterogeneous catalysts. The good isolated yields for products were obtained. The complement, we study of the arylation reaction of the acrolein diethylacetal in aqueous medium, and the influence of various parameters (catalysts, bases, temperature, additifs) on this reaction. The addition of cyclodextrins in reaction medium is beneficial. Within the framework of this study, we showed that the replacement of NaOAc by NH (i-Pr)2 led to an inversion of the selectivity of cinnamaldéhyde towards propanoïque ester. Nitrogen material (amine, guanide, biguanide/PO-OEt)2 either by grafting of bifunctional compounds on the supports, and grafting of amiophosphonate flow condensation to DIP.The capacity of the trapping of pesticides by extraction in solid phase was evaluated and compared of two current materials (activated carbon and Si-C18) known as universal solid support. We thus showed the complementarity of various materials in the trapping of the pesticides