Le phosphole, analogue phosphoré du pyrrole, est un hétérocycle faiblement aromatique qui peut, selon son schéma de substitution, être caractérisé par un fort pouvoir ð-accepteur. Cette propriété particulière de certains cycles phospholes a été mise à profit pour synthétiser de nouveaux ligands bidentes phosphorés de type phosphole-oléfine ou phosphole-phosphole en vue d'applications en catalyse homogène. Aussi la synthèse de nouveaux ligands bidentes est-t-elle rapportée dans ce manuscrit ainsi que l'étude de leur chimie de coordination sur quelques métaux de transition, essentiellement ceux du groupe 10. Leur potentiel d'application en catalyse homogène a également été exploré, essentiellement dans des réactions de couplage carbone-carbone (hydroformylation, dimérisation)! et carbone-azote (allylation des amines par les alcools et éthers allyliques). Nous nous sommes également attardés sur la nouvelle réaction d'allylation d'amines aliphatiques par l'alcool allylique catalysée par des complexes de platine, afin de comprendre à l'aide de calculs théoriques, la réactivité expérimentale observée, et ainsi de mettre au point un système catalytique très performant. Des cycles catalytiques ont été caractérisés et nous avons relié la propriété géométrique d'angle de morsure à l'activité des complexes de platine dans ce procédé.

Le travail présenté dans ce mémoire porte sur la modification d'un polysaccharide extrait d'un tubercule d'espèces d'Amorphophallus konjac sp., une plante pérenne appartenant à la famille des Araceae. Ce polysaccharide, le glucomannane, est un copolymère linéaire soluble dans l'eau, constitué de résidus D-mannopyranosyle (M) et D-glucopyranosyle (G) liés en β-(1→4) (M/G ≅ 1,6) et la chaîne principale présente des groupements acétyles. La masse molaire varie de 4.105 à 2.106 g.mol-1 selon les sources botaniques et les méthodes de purification, et l'étude de sa structure ainsi que ses propriétés physico-chimiques ont fait l'objet de plusieurs travaux de recherche. Pour trouver des nouvelles voies de valorisation de ce polysaccharide la modification de sa structure et/ou la réduction de sa masse molaire ont été envisagées. Le but était d'obtenir, soit des polysaccharides originaux avec des propriétés physico-chimiques différentes de celles du polymère de départ, soit des polymères de faible masse molaire ou des oligosaccharides présentant des activités biologiques particulières. Nous avons étudié la modification chimique de glucomannanes par oxydation avec le dioxyde d'azote et l'obtention d'oligosaccharides de glucomannane par des méthodes classiques en milieu aqueux telles que l'hydrolyse acide et enzymatique. In fine nous avons développé une nouvelle méthode d'obtention d'oligoglucomannanes partiellement oxydés par réaction hétérogène en milieu diphasique solide/gaz avec le dioxyde d'azote et obtenus des molécules chargées de petites tailles. Nous avons généralisé cette méthode à d'autres polysaccharides sélectionnés parmi les plus connus (alginates, agar, cellulose, xanthane, galactomannanes et dextranes) et enfin nous avons évoqué les principales perspectives de valorisation des molécules obtenues, en particulier grâce aux activités antivirales et prébiotiques.

A natural Maghnia clay was pillared by Al13 and impregnated by 3-10 wt.% Me (Me = Rh, Ni, Pd, Ce) to be used as catalysts in the reforming of methane with carbon dioxide to synthesis gas. The structural and textural properties of materials calcined at 450°C were determined by several techniques (XRD, FT-IR, 27Al magic angle spinning (MAS) NMR, X-ray photoelectron spectroscopy (XPS), BET, thermogravimetric analysis (TGA)- DSC, H2-temperature programmed reduction (TPR) and NH3-TPR). Although impurities are present in the Al-pillared layered clay (PILC) support, most properties are close to those of pure Al-pillared Na-montmorillonite. Impregnation and calcination leads to the plugging of most micropores by clusters or microparticles of oxides. The NMR resonances of AlVI and AlIV specie are not modified after impregnation, and AlVI/AlIV ratio only varies on loading when compared to Al-PILC. Catalytic experiments show that the most active catalyst is 3%Rh/Al-PILC on which 88 mol.% of methane is converted at 650°C with a minimum amount of carbon deposit. The conversions decrease along the 3% Rh-10% Ni > 3%Pd > 3% Ni > 3% Ce series. The H2/CO ratio amounts to 1.1 with Rh and to 0.85 with Pd which are metallic at the temperature of reaction, but it has a lower value with Ni and Ce due to the RWGS reaction known to proceed in the presence of oxides.

Cette thèse s'intéresse à la conversion du glycérol en acide lactique (AL) et 1,2-propanediol (1,2-PDO) par catalyse hétérogène. Le mécanisme de la réaction fait débat, particulièrement au sujet de la première étape, qui peut être une déshydratation ou une déshydrogénation. Il est attendu que ces étapes élémentaires soient influencées par le pH et la nature de l'atmosphère. Ces paramètres ont donc été étudiés expérimentalement, en présence d'un catalyseur au rhodium supporté sur charbon. D'autre part, il y avait un manque de connaissances sur le comportement du glycérol à la surface métallique du catalyseur. Une approche théorique sur une surface modèle a donc été mise en oeuvre dans le champ de la théorie de la fonctionnelle de la densité (DFT), pour examiner les étapes élémentaires et calculer les états de transition correspondants. La combinaison de ces études a montré que la déshydrogénation du glycérol en glycéraldéhyde est la première étape de la réaction sur le catalyseur Rh/C en milieu basique sous atmosphère d'hélium et d'hydrogène. Cette étude a ensuite été étendue à un catalyseur iridium supporté sur charbon, qui a mené à de meilleurs rendements en 1,2-PDO et AL. L'utilisation de ce métal supporté sur carbonate de calcium a permis d'améliorer le rendement en AL, mais l'activité est plus faible. Cependant, ce catalyseur s'est révélé relativement actif dans l'eau à pH neutre, ce qui pourrait conduire à une synthèse plus verte de l'AL. Enfin, les aspects prédictifs de la chimie théorique ont été examinés, pour voir si la réactivité de ce polyol complexe (du point de vue de la chimie théorique) pouvait être modélisée par celle d'un monoalcool sur la surface.

Au sein des phosphines, les phosphabarrélènes occupent une place unique. Ils réunissent en effet un ensemble de propriétés électroniques et stériques rares, puisqu'ils sont à la fois volumineux et accepteurs d'électrons. La première partie de ce travail de thèse explore les implications que ces caractéristiques induisent sur le comportement en catalyse de complexes de palladium. Plusieurs cycles catalytiques sont ainsi décortiqués afin de mettre en relation, pour chaque étape élémentaire, les propriétés du ligand et les constatations expérimentales. Ceci révèle les atouts des ligands phosphabarrélènes, notamment pour les étapes de transmétallation et d'élimination réductrice. Ces analyses proviennent de la combinaison de résultats expérimentaux et de résultats théoriques de modélisation. Dans un deuxième temps, l'étude se poursuit avec des complexes d'un autre métal : le nickel. Bien que prometteurs, les systèmes utilisant les phosphabarrélènes se révèlent moins performants que de nombreux autres complexes déjà rapportés. L'étude se recentre alors sur les carbènes, une autre famille de ligands. Ces deux premières parties montrent tout l'intérêt que possède les phosphabarrélènes bidentes. La synthèse de ces molécules est l'objectif de la dernière partie. En particulier, sont étudiés deux différents mécanismes aboutissant à ces phosphines fonctionnalisées à partir des phosphinines correspondantes, soit par addition nucléophile, soit par réaction de Diels-Alder.

Le travail décrit dans ce manuscrit de thèse est consacré à l'utilisation du contre-ion chiral en catalyse asymétrique organométallique. Dans un premier temps, nous avons développé et optimisé une voie de synthèse du phosphate d'argent chiral Ag(S)TRIP de manière à pouvoir obtenir ce dernier avec des rendements reproductibles et de bons degrés de pureté. L'étude de la réactivité d'un complexe Ru/Au original présentant une plateforme organométallique a été entreprise et a montré une différence de réactivité notable de ce dernier comparée à celle de Ph3PAuCl dans le cas particulier des cycloisomérisations de  hydroxyallénynes. L'utilisation du phosphate d'argent Ag(S)TRIP en association avec ce complexe bimétallique a permis d'obtenir un excès énantiomérique prometteur de 25% dans la cycloisomérisation d'un allénol incorporant un lien gem diphényle. Nous avons rapporté le premier exemple de carbocyclisation énantiosélective d'énynes-1,6 métallocatalysée en présence d'un contre-ion chiral grâce au développement d'un système à l'iridium cationique généré in situ à partir du complexe de Vaska. Une étude DFT originale et inédite a permis de mettre en évidence la formation d'une paire d'ions séparée par le substrat et dans laquelle le phosphate établit des liaisons du type liaisons hydrogènes avec l'ényne. Nous avons également rapporté les premiers exemples de cycloadditions [2+2+2] catalysées par des complexes de rhodium cationiques générés in situ en présence du contre-ion chiral Ag(S)TRIP. Ces travaux nous ont permis de justifier pour la première fois l'utilisation originale d'un contre-ion comme inducteur de chiralité dans ces réactions de cycloaddition

Cette étude décrit le développement de nouveaux catalyseurs d'hydrotraitement (HDT) et d'hydrocraquage (HCK) par couplage de la chimie sol gel au procédé aérosol. Les matériaux synthétisés sont des silices et des aluminosilicates (rapport molaire Si/Al = 12) à porosité mésostructurée, dans lesquels une phase oxométallique composée de cobalt et de molybdène est incorporée. Les synthèses ont été effectuées à partir de précurseurs inorganiques (tétraéthylorthosilicate et chlorure d'aluminium), de tensioactif Pluronic P123 ([EO]30-[PO]70-[EO]30), d'hétéropolyanions (HPA) de molybdène, de structure Keggin ([PMo12O40]3-) ou de structure Strandberg ([P2Mo5O23]6-), ainsi que d'hydroxyde de cobalt (Co(OH)2). La teneur en molybdène, la nature de l'HPA initialement utilisé et la température de calcination visant libérer la porosité, sont des paramètres qui influencent grandement la structure des matériaux. Ainsi, l'étude des propriétés texturales et structurales de la matrice par volumétrie à l'azote, SAXS, MET, ainsi que l'étude de la phase oxométallique par RMN 31P, IRTF et Raman a permis de proposer une modélisation structurale des matériaux. La structure, la dispersion ainsi que la localisation de la phase oxométallique au sein de la matrice poreuse mésostructurée est également discutée en détail. Les matériaux ont été étudiés par XPS et MET après sulfuration et les performances catalytiques en hydrogénation du toluène ont été testées. L'activité catalytique est dépendante de la morphologie des feuillets sulfure, cette dernière étant conditionnée par l'incorporation des précurseurs oxométallique dans une matrice mésostructurée

Le travail décrit dans ce manuscrit est consacré au développement de nouvelles séquences domino catalysées par le palladium impliquant une carbonylation suivie d'une allylation décarboxylante. Dans un premier temps, la séquence pseudo-domino type I carbonylation / allylation décarboxylante a été optimisé sur des α-chlorocétones. La séquence domino a permis d'obtenir des cétones mono-allylées avec de bons rendements, et ce en une seule étape synthétique. Dans un deuxième temps, nous avons optimisé une seconde séquence pseudo domino type I impliquant cette fois ci la N-allylation / carbopalladation / carbonylation d'anilines. Cette séquence a permis de synthétiser des dérivés indolines et indoles hautement fonctionnalisé à partir de substrats simples et toujours en une seule étape synthétique. Des essais afin d'étendre cette séquence domino à une séquence pseudo-domino quadruple ont été envisagés, en remplaçant le méthanol utilisé par de l'alcool allylique. Ceci permettrait de réunir les deux séquences optimisées et rajouterait l'allylation décarboxylante au processus domino triple

La thématique de ce travail de thèse concerne le phénomène de couplage électrochimique entre l'acier 304L et des dépôts de platinoïdes (PT) dans les milieux de dissolution des combustibles usés. Les objectifs principaux sont la mise en évidence des phénomènes de corrosion associés à ces dépôts, la compréhension des mécanismes mis en jeu ainsi que le développement d'un modèle de corrosion. La première partie concerne la mise en évidence de la problématique de corrosion lorsque des PT sont en contact avec l'acier. L'effet accélérateur sur la corrosion d'un dépôt de PT (RuO2,xH2O et Ru(0)) a été confirmé et quantifié à partir d'essais d'immersion (dans HNO3 8 mol∙L-1). La deuxième partie concerne l'approche locale des phénomènes de réduction à l'aide de la microscopie à balayage électrochimique (SECM). La réaction de réduction a été caractérisée sur microélectrode et sur quatre différents substrats (Ru, Pt, acier nu et acier avec PT) ce qui a permis de mettre en évidence l'effet catalytique du dépôt de PT sur la réduction des ions nitrate. Il a été montré que les particules du dépôt catalysent une étape du mécanisme, la formation du NO2. Dans la troisième partie, à l'aide d'une simulation, le modèle de réduction des ions nitrate a été développé pour différents types de matériau dans le milieu, qui peut décrire les résultats expérimentaux. En particulier un modèle de réduction est proposé pour l'acier nu et l'acier avec dépôt de PT, prenant en compte la dissolution de ces matériaux. Le paramètre le plus important ayant une influence sur la corrosion est la concentration des espèces N(III) qui augmente au voisinage de l'acier à cause de la présence des particules de PT.

Ce manuscrit présente le développement de systèmes électrophiles mettant en jeu des complexes π-acides de Lewis à base d'or ou de platine et des ions halogéniums et leur application dans des processus d'activation de triples liaisons C-C (réactions de cycloisomérisation stéréosélective d'ènynes en présence ou en l'absence d'un nucléophile externe et réactions d'halocarbocyclisation) et de liaisons C-H (réactions d'acyloxylation d'arènes encombrés). L'emploi d'un système catalytique composé d'un complexe bimétallique d'or portant un ligand chiral (R)-4-MeO-3,5-(t-Bu)2C6H2-MeOBIPHEP et d'un sel d'argent a permis d'accéder à des dérivés méthylènecyclopentane en présence de nucléophiles externes et à des bicyclo[4.1.0]heptènes avec d'excellents excès énantiomériques. La méthode développée a pu être appliquée à la synthèse formelle d'une molécule pharmaceutique possédant des propriétés antidépressives : GSK1360707F. Le développement d'une méthodologie combinatoire a permis de rechercher rapidement des systèmes ligand bidente/ligand monodente/Pt permettant de réaliser ces transformations de manière stéréosélective. Cette méthode a également été utilisée pour rechercher des associations de ligands pour la synthèse de bicyclo[3.1.0]hexanones par cycloisomérisation d'ènynes-1,5. Le remplacement d'un complexe cationique par un ion halogénium a été étudié pour des réactions d'halocarbocyclisation et a permis de synthétiser des iodocyclopentènes fonctionnalisés par iodocyclisation en présence de N-iodosuccinimide. Cette méthode a pu être appliquée à l'approche synthétique d'un analogue contraint de la Combrétastatine A4. L'activation de liaisons C-H sp² grâce au complexe (Ph3P)AuCl en présence d'un oxydant de la famille des hypervalents de l'iode a permis de réaliser des réactions d'acétoxylation et d'acyloxylation de noyaux aromatiques encombrés avec des rendements modestes à bons.