Les 2,2´-bipyridines et leurs homologues, les N,N´-dioxydes, appartiennent à une classe de composés hétéroaromatiques très importante ayant montré de nombreuses applications dans le domaine de la chimie et principalement en synthèse asymétrique. Une des méthodes les plus performantes pour leurs synthèses s´est révélée être une réaction de cocyclotrimérisation d´alcynes en présence de dérivés nitriles.Une nouvelle variante de la réaction de cyclotrimérisation – cocyclotrimérisation de diynes halogénés avec des dérivés nitriles – permettant la formation de composés 2- et3-halogéno-pyridines a ainsi été développée. La réaction a été étudiée sur une large gamme de substrats permettant l´accès à une librairie de pyridines avec de bons rendements. La formation d´un sous-produit, issu d´un échange d´halogène, a été approfondie au cours de l´étude et son origine a été élucidée grâce à différentes expériences.Les 2-halogéno-pyridines ont été utilisées comme réactifs de départ pour la synthèse de ligands chiraux de type 2,2´-bipyridines. L´étape problématique s´est avérée être la réaction de dimérisation réductrice des 2-halogéno-pyridines donnant accès aux2,2-bipyridines correspondantes. L´efficacité de ces ligands chiraux de type 2,2´-bipyridinea été évaluée dans différentes réactions asymétriques catalysées par des métaux de transition telles que l´aldolisation de Mukaiyama, l´hydroxyméthylation, l´addition conjuguée, l´activation C–H d´indoles mais aussi la désymmétrisation d´époxydes meso, dans laquelle un des ligands bipyridines a montré une extraordinaire activité et robustesse. Ensuite, basées sur des analyses RMN, des calculs DFT et des analyses par diffraction des rayons X, les propriétés structurales de ce ligand ont été étudiées.De plus, une nouvelle famille de catalyseurs à chiralité axiale de type 2,2´-bipyridines N,N´-dioxydes a pu être synthétisée via 2 différentes approches, où seule l´étape clé de dimérisation diffère. La première approche, basée sur la réaction de dimérisation réductrice des 2-halogéno-pyridines, permet l´obtention d´un seul atropoisomère du N,N´-dioxydes cible après une séquence réactionnelle de 8 étapes tandis que la seconde approche, basée sur la réaction de dimérisation oxydante de pyridines N-oxydes, donne l´accès aux 2 atropoisomères en seulement 5 étapes. Le champs d´application de ces nouveaux catalyseurs de typeN,N´-dioxydes, en tant que base de Lewis, a été examiné dans l´allylation énantiosélective du benzaldéhyde ainsi que dans l´aldolisation de l´acétal de cétène trichlorosilylé en présence de l´acétophénone. / 2,2'-Bipyridines and their appropriate N,N'-dioxides form a significant class of heteroaromatic compounds, which has found application in various fields of chemistry and predominantly in asymmetric catalysis. One of the most powerful methods for their synthesis is cocyclotrimerization of alkynes with nitriles.A new variant of cyclotrimerization reaction – cocyclotrimerization of halodiynes with nitriles, which results in the formation of 2- and 3-halopyridines, has been developed. The reaction was studied on a wide range of substrates providing the pyridine products in good isolated yields. Formation of an unexpected product of halogen exchange reaction was observed during the course of the study and its origin was elucidated by experimental studies.The prepared 2-halopyridines were used as starting materials for syntheses of new chiral 2,2'-bipyridine ligands. The crucial step of their synthesis turned out to be the reductive dimerization of 2-halopyridines to the corresponding 2,2'-bipyridines. Application of the formed bipyridine ligands was then tested in various metal-catalyzed asymmetric reactions, namely Mukaiyama aldol reaction, hydroxymethylation, conjugate addition, C–H activation of indole and desymmetrization of meso-epoxides, in which one of the bipyridine ligands showed extraordinary activity and robustness. The structural properties of this ligand were then studied based on the NMR analyses, DFT calculations and single crystal X-ray analyses.New axially chiral 2,2'-bipyridine N,N'-dioxides were synthesized via two approaches, which differed in the type of the key dimerization step. While the first approach, based on the reductive dimerization of 2-halopyridines, furnished only one atropoisomer of the target N,N'-dioxide by an eight-step reaction sequence, the second approach, based on oxidative dimerization of pyridine-N-oxides, provided both atropoisomers in only five steps. The applicability of these novel N,N'-dioxides as Lewis base catalysts were then examined in the enantioselective allylation of benzaldehyde and aldol reaction of trichlorosilyl ketene acetal with acetophenone.

Cette thèse porte sur l’étude mécanistique de réactions mettant en jeu des complexes de palladium. Deux systèmes différents sont étudiés, mettant ainsi en évidence des approches mécanistiques à différents niveaux. La première étude réalisée concerne l’addition oxydante de complexes [palladium - ligands azotés] sur des iodoarènes. Une cinétique d’ordre 2 en palladium(0) a été mise en évidence expérimentalement, pour une grande variété de conditions (ligands, solvants, iodoarènes). Un mécanisme coopératif faisant intervenir l’activation de la liaison CI par un complexe de palladium, suivi par l’insertion oxydante d’un deuxième complexe de palladium a été proposé et étudié par DFT. La deuxième étude porte sur formation d’oxazolidine-2,4-diones à partir d’adduits de Passerini, catalysée au palladium. L’objectif est ici de déterminer les intermédiaires mis en jeu dans cette réaction impliquant la formation de 3 nouvelles liaisons sur le squelette carboné. Une double réaction de Tsuji-Trost a été mise en évidence et le rôle particulier de l’allylméthylcarbonate utilisé a été étudié. A la lumière de ces résultats, un cycle catalytique a été proposé. Cette étude montre le potentiel de la compréhension détaillée des phénomènes à l’échelle moléculaire pour imaginer de futurs développements. / In this thesis, the mechanistic study of reactions involving palladium complexes is presented. Two systems have been studied, with different levels of mechanistic investigation. The first study aims at explaining the peculiar behavior of palladium ligated to nitrogen-containing ligands in the oxidative addition on iodoarenes. A second order in palladium(0) reaction rate has been experimentally demonstrated for various conditions (ligand, solvent, iodoarene). A cooperative mechanism involving the pre-activation of the C-I bond by a palladium complex prior to the oxidative insertion itself has been proposed and studied by DFT. In the second study, the palladium-catalyzed formation of oxazolidine-2,4-diones from Passerini adducts is investigated. The goal is to determine the relevant intermediates of the reaction and to explain the formation of the three new bonds. Two Tsuji-Trost reactions occur and the special role of allylmethylcarbonate has been studied. This mechanistic study highlights the potential of thorough understanding of mechanisms at the molecular level to envision further synthetic developments.

Les procédés lithographiques sont de nos jours très utilisés au sein de l’industrie de la microélectronique pour réaliser des matériaux fonctionnels de taille nanométrique. L’obtention de composants de taille de plus en petite (<100 nm) nécessite la mise en œuvre de nouveaux procédés de fabrication. Les travaux de recherches réalisés dans cette thèse portent sur l’étude d’un nouveau concept de lithographie par microcopie à force atomique (AFM). L'objectif principal est d'utiliser la pointe d’un AFM comme outil pour promouvoir des réactions catalysées sur une zone bien définie d’une surface greffée. De cette manière, diverses molécules ont pu être greffées sélectivement et spatialement pour conduire à des objets finis en 3 dimensions. Afin de mieux comprendre le mécanisme réactionnel, différents paramètres physico-chimiques ont été étudiés dans la première partie : vitesse de balayage de la pointe, force appliquée, distance interligne lors de la gravure du motif, largeur de lignes limites, durée de vie de la pointe catalytique et influence de la flexibilité du catalyseur présent sur la pointe. La deuxième partie consiste à la réalisation de nanostructures avec des molécules aux propriétés physico-chimiques particulières (optique, électrique, catalytique) ainsi qu’à la construction de nanostructures tridimensionnelles. Quelques résultats marquants sont l’obtention d’une largeur de ligne limite de 25 nm, d’une surface de greffage minimum de 480 µm² et d’une structure de forme pyramidale composée de trois niveaux moléculaires distincts. / Lithography processes are widely used in the microelectronics industry for the realization of functional materials of nanometric size. To obtain components increasingly small (<100 nm) the development of new manufacturing processes is requires. The research presented in this thesis concerns the study of a new concept of lithography by Atomic Force Microscopy (AFM). The main objective is to use the tip of an AFM as a tool to promote catalysed reactions on a well defined zone of a grafted surface. In this way, diverse molecules could be grafted selectively and spatially to form three dimensioned objects. To better understand the reaction mechanism, different physico-chemical parameters were studied in the first part: the scanning speed of the tip, the strength applied, the interline spacing during the engraving pattern, the width lines limits, the life time of the catalytic tip and the influence of the catalyst flexibility coated to the tip. The second part consists in the realization of nanostructures with molecules that have particular physico-chemical properties (optical, electric, catalytic) and the construction of three-dimensional nanostructures. Some pertinent results are the achievement of line width of 25 nm, a minimum grafted surface of 480 µm² and the formation of a structure of pyramidal shape constituted of three different molecular levels.

La manipulation des propriétés physiques des nanostructures, telles que leur forme ou leur composition, suscite de plus en plus l’intérêt des recherches à cause des propriétés exceptionnelles des matériaux à cette échelle. L’ingénierie des contraintes a pour objet d’utiliser la déformation pour contrôler les propriétés. Cela est particulièrement intéressant dans les nano-objets car ils peuvent supporter des déformations élastiques élevées. Dans ce travail, nous étudions la déformation et l’influence de la température dans des nanofils uniques de type coeur/coquille. Ceci est possible en utilisant la diffraction cohérente des rayons X (CDI) en condition de Bragg, une technique d’imagerie qui remplace les lentilles optiques par des algorithmes d’inversion capables de reconstruire l’amplitude (densité électronique) et la phase (projection du champ de déplacement atomique) de l’échantillon à partir des clichés de diffraction. Cette méthode a également été appliquée à des particules facettées de platine qui ont des propriétés catalytiques exceptionnelles. Des expériences CDI in situ ont permis d’étudier l’évolution du champ de déformation dans les particules pendant des réactions chimiques et donc de progresser vers le découplage entre leur déformation intrinsèque et leur activité chimique. / Manipulating the physical and chemical properties of nanostructures by changing their characteristics (such as shape, strain or composition) is a vivid field of research spurred by the numerous applications that may take advantage of the unique properties that materials offer at this scale.Strain engineering aims to tune the strain in order to control the properties of materials. This is particularly interesting in nano-objects because they can sustain much higher elastic strains before the occurrence of defects. In this work, we study the strain and the influence of temperature in single core/shell nanowires. This is possible thanks to X-ray coherent diffraction (CDI) in Bragg condition, an imaging technique that replaces the optical lenses by inversion algorithms that are able to reconstruct the amplitude (electronic density) and the phase (projection of the atomic displacement field) of the sample from the experimental diffraction patterns. In addition to nanowires, the method is applied to metallic particles of platinum with exceptional catalyticproperties. In situ CDI experiments allowed to study the strain evolution within particles during chemical reactions, thereby moving forward in the understanding of important relationships such as the intrinsic strain and chemical activity of the nanoparticles.

Le présent travail de thèse porte sur la synthèse et la caractérisation de nouvelles molécules et matériaux à base de polyoxométallates (POMs) pour des applications dans les domaines de l’énergie et l’environnement. Dans le domaine de l’environnement, notre choix s’est porté sur la transformation électro-catalytique et photo-catalytique des espèces polluantes comme les oxydes d’azote et les colorants azoïques toxiques comme l’Acide Orange 7. Pour ce qui concerne le domaine de l’énergie, nous nous sommes focalisés sur des systèmes électro- catalytiques pour la production de l’hydrogène (combustible à fort pouvoir calorifique) et pour la réduction du di-oxygène (intérêt dans le fonctionnement des piles à combustibles). Ces réactions nécessitent généralement plusieurs électrons pour se produire, c’est pour cette raison que notre choix s’est porté sur les catalyseurs à base de POMs. En effet, les POMs sont capables de stocker, puis de restituer, un grand nombre d’électrons sans changer de structure.Dans la première partie, divers POMs qui prennent en sandwich plusieurs métaux de transition sont synthétisés et caractérisés par des méthodes expérimentales (voltamétrie cyclique, coulométrie, microbalance) et théoriques (calculs DFT). Ces composés montrent une très bonne activité électro-catalytique pour la réduction des substrats tels que les oxydes d’azote, le di-oxygène et le peroxyde d’hydrogène.Dans la seconde partie, des matériaux aux propriétés améliorées sont synthétisés par incorporation de POMs dans des matrices tels que les réseaux moléculaires de type MOF (Metal Organic Framework) et dans les polymères liquides ioniques. L’association avec un semi-conducteur comme le TiO₂ est aussi considérée. Les matériaux obtenus sont caractérisés par diverses techniques : infrarouge à transformée de fourrier, électrochimie, spectroscopie en réflectance diffuse, analyse thermogravimétrique, diffraction de rayons X, spectroscopie de photo-électrons X, microscopie électronique à transmission. Les matériaux à base de POMs et de MOFs sont très performants pour la réduction électro-catalytique des protons, avec des potentiels de début effectif de la réaction, meilleurs que ceux des électrodes de platine. Les hybrides à base de POMs, de polymères liquides ioniques et du TiO₂ sont photo-sensibles sous lumière visible, contrairement à leurs composants. Ils démontrent une bonne activité vis-à-vis de la dégradation de l’Acide Orange 7. De plus, le composite obtenu par photo-déposition de nanoparticules d’argent sur ces matériaux présente de bonnes performances électro-catalytiques comme cathode pour la réduction du O₂ et du NO‾₃. / The present work concerns the synthesis and characterisation of new polyoxometalate (POMs) based molecules and materials for applications in energy and environment matters. As far as the environment is concerned, our efforts involved the electro-catalytic and photo-catalytic transformation of pollutants such as nitrogen oxides and recalcitrant azo dyes like Acid Orange 7. As for the domain of energy, we focused on electro-catalytic systems aimed at producing dihydrogen (a high calorific power fuel) and at reducing dioxygen (an important reagent in fuel cells). These reactions usually require several electrons in order to take place, which led us to choose POM-based catalysts. In fact, POMs are capable of stocking and returning an important number of electrons without changing their structure.In the first part, several POMs in which different transition metals are sandwiched in the equatorial plane of the molecular scaffold are synthesised and characterised by experimental (cyclic voltammetry, coulometry, microbalance) et theoretical (DFT calculations) methods. These compounds have shown a very good electro-catalytic activity towards the reduction of substrates such as nitrogen oxides, dioxygen and hydrogen peroxide.In the second part, some materials exhibiting improved properties are synthesised through the incorporation of POMs in matrices like Metal Organic Framework (MOF)-type molecular networks and ionic liquid polymers. The association with a semi-conductor such as TiO₂ has also been considered. The materials obtained were characterised by several techniques: Fourier transform infrared spectroscopy, electrochemistry, diffuse reflectance spectroscopy, thermogravimetric analysis, X ray diffraction, X ray photoelectron spectroscopy, transmission electron microscopy. The POM and MOFs based materials are very performing for the electro-catalytic reduction of protons, having onset potentials better than those exhibited by platinum electrodes. The hybrids consisting of POMs, ionic liquid polymers and TiO₂ are photo-sensitive under visible light, unlike each component taken individually. They have shown a good activity towards the degradation of Acid Orange 7. In addition, the composite obtained by photo-deposition of silver nanoparticles on these materials exhibits a good electro-catalytic performance as a cathode for the reduction of O₂ and NO‾₃.

Une caractéristique essentielle du mécanisme catalytique des ALDH est l'importance de la flexibilité et de la dynamique conformationnelle dans le site actif, incluant les chaînes latérales de résidus, le substrat, et le cofacteur. Ma thèse a permis d'identifier des bases responsables de la reconnaissance du rétinal contrôlant la biosynthèse de l'acide rétinoïque dans les RALDH. J'ai ensuite pu suivre le basculement du cofacteur réduit en utilisant le FRET, ce qui m'a permis d'établir un modèle cinétique pour déterminer la constante de vitesse associée à cette étape. Enfin, les résultats obtenus pour identifier les bases moléculaires responsables de la dissociation tardive ou précoce du cofacteur réduit ont montré que le mode de stabilisation du cofacteur est à l'origine de cette différence entre ces deux familles d'enzymes / An essential feature of the catalytic mechanism of ALDH is the importance of flexibility and conformational dynamics in the active site, including the side chains of residues, substrate and cofactor. My thesis has identified bases responsible for the recognition of retinal controlling biosynthesis of retinoic acid in RALDH. I was then able to follow the flip of the cofactor reduced by using FRET, which allowed me to develop a kinetic model to determine the rate constant associated. Finally, the results obtained to identify the molecular basis responsible for late or early dissociation of the reduced cofactor showed that the mode of stabilization of the cofactor is the origin of this difference between these two families of enzymes

Les 3-mercaptopyruvate sulfurtransférases (3-MST) et les thiosulfate sulfurtransférases (TST) sont des enzymes ubiquitaires de la famille des thioltransférases à domaine rhodanèse qui catalysent le transfert d’un atome de soufre d’un substrat donneur vers un substrat accepteur via un intermédiaire Cys-persulfure. Les 3-MST sont impliquées dans la formation de sulfure d’hydrogène (H2S), un gazotransmetteur toxique à forte concentration, alors que les TST interviendraient dans son élimination. L’objectif de mon projet était de décrypter les mécanismes moléculaires impliquant ces thioltransférases afin de mieux comprendre leurs rôles physiologiques. Pour cela, le mécanisme catalytique et les spécificités de substrats des enzymes humaines (3-MST, TSTD1 et Rhodanèse) et d’Escherichia coli (3-MST et GlpE) ont été caractérisés grâce à la mise au point de méthodes spécifiques permettant l’étude de chacune des étapes du mécanisme (fluorescence, stopped-flow, sonde H2S) et par une étude des relations structure-fonction menée en collaboration pour les aspects chimie théorique et cristallographie RX. J’ai montré que le site actif de ces enzymes est adapté à la catalyse d’un transfert de S0 à partir de composés soufrés non activés. De plus, le mécanisme de formation de l’intermédiaire persulfure ne dépend pas de l’enzyme mais du substrat donneur. En effet, la rupture de la liaison C-S du 3-mercaptopyruvate requiert la déprotonation des fonctions thiols du substrat et de la Cys essentielle, fonction assurée par la boucle catalytique CysX5 qui constitue un véritable site de reconnaissance thiolate, et l’intervention concomitante d’une molécule d’eau comme catalyseur acide. En présence de thiosulfate, hormis l’activation de la Cys seule la neutralisation des charges négatives du substrat est indispensable à la réaction de transfert de soufre. Enfin, et de façon inattendue, la 3-MST humaine pourrait être impliquée dans l’élimination cytosolique du sulfite, un composé toxique pour les cellules. Quant aux deux TST mitochondriales humaines, elles pourraient intervenir à la fois dans la signalisation cellulaire H2S-dépendante, via la production d’espèces polysulfure, et dans l’élimination d’H2S / 3-mercaptopyruvate sulfurtransferases (3-MSTs) and thiosulfate sulfurtransferases (TSTs) are ubiquitous enzymes that belong to the rhodanese sulfurtransferase family and catalyze the transfer of a sulfur atom from a donor to an acceptor substrate via a cysteine-persulfide intermediate. While 3-MSTs are involved in the biogenesis of hydrogen sulfide (H2S), a gasotransmitter known to be toxic at high concentration, TSTs are likely responsible of its degradation. My project mainly focused on deciphering the sulfurtransferase-dependent molecular mechanisms to better define their physiological functions. To address these questions, their catalytic mechanisms and substrate specificities were investigated. This was achieved through the development of kinetic approaches (fluorescence, stopped-flow, H2S specific probe) to study each step of the reaction catalyzed by human (3-MST, TSTD1 and Rhodanese) and Escherichia coli (3-MST, GlpE) enzymes and structure-function relationship studies performed in collaboration for the theoretical chemistry and the X-ray crystallography parts. Here, I show that the active site of these enzymes is optimized to perform an efficient S0 transfer from non-activated sulfur compounds. Moreover, the mechanisms leading to formation of the persulfide intermediate do not depend on the enzyme but rather on the donor substrate. Indeed, the cleavage of the carbon-sulfur bond of 3-mercaptopyruvate critically depends on the CysX5 catalytic loop acting as a thiolate hole to favor the deprotonation of the essential Cys and the substrate, and on a water-mediated protonation step. In the presence of thiosulfate, the Cys activation mode remains unchanged and the reaction of sulfur transfer is only driven by the neutralization of the negative charges of the substrate. In addition, we propose a new physiological function for the human 3-MST in the cytoplasmic elimination of sulfite, a toxic compound for the cells. Finally, the two human mitochondrial TSTs are likely to be involved in the H2S-mediated cellular signaling, through the formation of polysulfide entities, but also in H2S catabolism

L’oxydation catalytique du propylène en acroléine en phase gazeuse est un procédé complexe et fortement exothermique, faisant intervenir de nombreuses réactions consécutives et compétitives. Une des clés pour maximiser le rendement en acroléine est le contrôle rigoureux de la température du mélange réactionnel ; il s’agit de lever les limitations aux transferts thermiques, afin d’évacuer l’importante chaleur de réaction. Un échangeur-réacteur milli-structuré a ainsi été retenu pour intensifier le procédé. En effet, de par la taille millimétrique de ses canaux ainsi que le choix d’un dépôt du catalyseur industriel sur les parois internes de ceux-ci, les transferts de chaleur et de matière sont améliorés. Afin de réaliser ce dimensionnement, une étude préliminaire de la cinétique des réactions a été réalisée et un modèle cinétique a été déterminé. Ce dernier a été utilisé afin de dégager les conditions optimales de fonctionnement d’un canal réactif (température, nombre de canaux composition), et afin d’extrapoler ces conditions sur un agencement structuré des canaux réactifs. La forme des chambres de distribution et de collecte du réacteur-échangeur ainsi que sa structure ont été déterminées et optimisées afin d’atteindre un rendement élevé par un contrôle optimal de la température, de minimiser la maldistribution des fluides et d’assurer la sécurité du procédé. Ce réacteur-échangeur intensifié, à la géométrie complexe, a finalement été fabriqué par impression 3D, au sein du projet français FAIR (Fabrication Additive pour l’Intensification des Réacteurs) / The catalytic oxidation of propylene to acrolein is a complex and highly exothermic process carried out in the gas phase, involving consecutive and competitive reactions. To maximize the efficiency of this process, the temperature needs to be rigorously controlled and the thermal transfers must be maximized, in order to evacuate the heat released by the reactions. A millistructured reactor-exchanger has thus been chosen to intensify this process. Indeed, millimetric channels washcoated with an industrial catalyst provide intensified heat and mass transfer. To carry out this design, a preliminary study of the kinetics of these reactions was carried out and a kinetic model was determined. This model was then used to identify the optimal operating conditions of a single reactive channel (temperature, number of channels, composition), and to extrapolate these conditions for the design of an intensified reactor exchanger. The shape of the distribution and collect chambers of these reactive channels were then optimized to minimize maldistribution, maximize the acrolein yield with an optimal control of the temperature, and to ensure the safety of the process. This intensified reactor-exchanger with complex geometry was finally manufactured by 3D printing, within the French project FAIR (Additive Manufacturing for the Intensification of Reactors)

Diminuer les émissions de CO2, principal gaz à effet de serre, constitue un des enjeux majeurs de notre ère actuelle. De nombreuses mesures existent déjà mais sont encore insuffisantes. C’est dans ce cadre que le projet ANR DIGAS a vu le jour. Durant ces travaux, des matériaux catalytiques composés de CuO/ZnO/ZrO2 ont été développés par coprécipitation classique et ont été testés sous une pression de 50 bar pour la synthèse de méthanol à partir de l’hydrogénation de CO2. Ces catalyseurs ont ensuite été optimisés à l’aide d’un système développé au laboratoire : la synthèse microfluidique en continu. Elle a permis de rendre les catalyseurs plus homogènes et ainsi plus efficaces. Le catalyseur le plus performant a, par la suite, été couplé à un catalyseur acide, une zéolithe ZSM5, pour permettre la synthèse directe de diméthyléther (DME) à partir de l’hydrogénation de CO2. Dans le cas de la synthèse de méthanol ainsi que pour la synthèse de DME, les catalyseurs développés sont compétitifs et plus performants que les catalyseurs actuellement sur le marché. / Reducing CO2 emissions, the main greenhouse gas, is one of the major challenges of our current era. Many measures already exist but are still insufficient. It is in this context that the ANR project called DIGAS was funded. During this work, catalytic materials composed of CuO/ZnO/ZrO2 were developed by classical coprecipitation and tested under a pressure of 50 bar for the methanol synthesis from CO2 hydrogenation. Then, these catalysts were optimized using a system developed in the laboratory: microfluidic continuous synthesis. It has made the catalysts more homogeneous and thus more efficient. The most efficient catalyst was subsequently coupled to a ZSM5 zeolite to allow direct dimethyl ether (DME) synthesis from the CO2 hydrogenation. In the case of methanol as well as for DME synthesis, the developed catalysts are competitive and more efficient than the catalysts currently on the market.

Les hétérocycles azotés chiraux représentent une classe importante de composés biologiquement actifs. L’hydroamination asymétrique intramoléculaire correspond parfaitement au concept d’économie d’atomes et permet l’accès direct à la formation de nouvelles liaisons carbone-azote. Le développement de catalyseurs pour la formation de pyrrolidines et piperidines reste cependant une tâche importante. Le thème de cette thèse est l’étude de nouveaux complexes chiraux binaphthylamide d’yttrium facilement accessibles et leur application pour promouvoir la réaction d’hydroamination/cyclisation des amines primaires liées à des alcènes stériquement encombrés.Des complexes chiraux binaphthylamidure alkyl ate d’yttrium ont été développés. Ces systèmes catalytiques ont été préparés in situ par une réaction simple stœchiométrique en présence d’un précurseur d’yttrium [Li(THF)4][Y(CH2SiMe3)4] connu et d’une variété de ligands chiraux binaphthyldiamine substitués. Les complexes chiraux hétéroleptiques obtenus se sont révélés actifs et énantiosélectifs pour la réaction d’hydroamination asymétrique intramoléculaire des aminoalcènes 1,2-disubstitués conduisant à la formation d’hétérocycles azotés avec cinq et six châinons. Les catalyseurs d’yttrium préparés à partir du ligand (R)-N-anthrylmethyl-binaphthylamine H2L13 et des ligands (R)-benzyl N-para-substitués H2L4 or H2L6 se sont révélés les plus énantiosélectifs à 70-110°C pour la réaction d’hydroamination/cyclisation des aminoalcènes encombrés. Un excès énantiomérique de 77% a été obtenu comme valeur la plus élevée décrite jusqu’à présent pour l’hydroamination asymétrique intramoléculaire des amines comportant des alcènes 1,2-disubstitués. Les premiers exemples de la réaction d’hydroamination intramoléculaire asymétrique des aminoalcènes 1,1,2-trisubstitués ont été rapportés. Les complexes ate alkyl d’yttrium ont fourni les produits hétérocycliques avec des centres quaternaires énantiomériquement enrichis dans des conditions réactionelles plus sévères que la cyclisation des aminoalcènes 1,2-disubstitués et avec des énantiosélectivités prometteuses atteignant 55%. Les complexes alkyl d’yttrium contenant une molécule de chlorure de lithium [{(R)-C20H12(NSiMe3)2}Y{CH2SiMe3}{LiCl(THF)2}] and [{(R)-C20H12(NC5H9)2}Y{CH2SiMe3}{LiCl(THF)2}] ont été préparés et comparés aux mêmes complexes sans LiCl. Ils se sont révélés être des catalyseurs efficaces pour la réaction d’hydroamination intramoléculaire des aminoalcènes terminaux. / Chiral nitrogen-containing heterocycles represent an important class of biologically active compounds. The asymmetric intramolecular hydroamination perfectly matches the concept of sustainable chemistry and allows the formation of new nitrogen-carbon bonds in an ideal atom efficiency and economy, starting from non activated substrates. The development of catalysts for formation of enantioenriched pyrrolidines and piperidines derivatives remains however a challenging task. The topic of this dissertation is the study of new easily accessible chiral yttrium binaphthylamide complexes and their application for promoting the hydroamination/cyclisation of primary amines tethered to sterically demanding alkenes. Chiral binaphthylamido alkyl ate yttrium complexes have been investigated. These catalytic systems have been prepared by a facile in situ stoichiometric reaction of a well-known yttrium precursor [Li(THF)4][Y(CH2SiMe3)4] with a variety of chiral substituted (R)-binaphthylamine ligands. These chiral heteroleptic complexes are shown to be efficient catalysts for the enantioselective intramolecular hydroamination of 1,2-disubstituted aminoalkenes leading to the formation of five and six-membered N-heterocycles. Yttrium catalysts prepared from (R)-N-anthrylmethyl-binaphthylamine ligand H2L13 and (R)-N-para-substituted benzyl ligands H2L4 or H2L6 proved to be the most enantioselective catalysts at 70-110°C for the hydroamination/cyclisation of challenging aminoalkenes. An enantiomeric excess value of 77 % was indeed disclosed as the highest value reported so far for the asymmetric intramolecular hydroamination of amines tethered to 1,2-disubstituted alkenes. The first examples of asymmetric intramolecular hydroamination of 1,1,2-tri-substituted aminoalkenes have been reported. The alkyl ate yttrium complexes produced the heterocyclic compounds with enantioenriched quaternary centres under harsher reaction conditions than the cyclisation of the corresponding 1,2-disubstituted alkenes, and with promising enantioselectivities of up to 55 %.The neutral alkyl yttrium complexes containing one molecule of lithium chloride [{(R)-C20H12(NSiMe3)2}Y{CH2SiMe3}{LiCl(THF)2}] and [{(R)-C20H12(NC5H9)2}Y{CH2SiMe3}{LiCl(THF)2}] have been prepared and compared with the same complexes lacking LiCl. They have been revealed as efficient catalysts for intramolecular hydroamination of terminal aminoalkenes.