La réaction de macrocyclisation est une transformation fondamentale en chimie
organique de synthèse. Le principal défi associcé à la formation de macrocycles est la
compétition inhérente avec la réaction d’oligomérisation qui mène à la formation de sousproduits
indésirables. De plus, l’utilisation de conditions de dilutions élevées qui sont
nécessaires afin d’obtenir une cyclisation “sélective”, sont souvent décourageantes pour les
applications à l’échelle industrielle. Malgré cet intérêt pour les macrocycles, la recherche
visant à développer des stratégies environnementalement bénignes, qui permettent d’utiliser
des concentrations normales pour leur synthèse, sont encore rares. Cette thèse décrit le
développement d’une nouvelle approche générale visant à améliorer l’efficacité des réactions
de macrocyclisation en utilisant le contrôle des effets de dilution. Une stratégie de “séparation
de phase” qui permet de réaliser des réactions à des concentrations plus élevées a été
developpée. Elle se base sur un mélange de solvant aggrégé contrôlé par les propriétés du
poly(éthylène glycol) (PEG). Des études de tension de surface, spectroscopie UV et tagging
chimique ont été réalisées afin d’élucider le mécanisme de “séparation de phase”. Il est
proposé que celui-ci fonctionne par diffusion lente du substrat organique vers la phase ou le
catalyseur est actif. La nature du polymère co-solvant joue donc un rôle crutial dans le
contrôle de l’aggrégation et de la catalyse La stratégie de “séparation de phase” a initiallement
été étudiée en utilisant le couplage oxidatif d’alcynes de type Glaser-Hay co-catalysé par un
complexe de cuivre et de nickel puis a été transposée à la chimie en flux continu. Elle fut
ensuite appliquée à la cycloaddition d’alcynes et d’azotures catalysée par un complexe de
cuivre en “batch” ainsi qu’en flux continu. / Macrocyclization is a fundamentally important transformation in organic synthetic
chemistry. The main challenge associated with the synthesis of large ring compounds is the
competing oligomerization processes that lead to unwanted side-products. Moreover, the high
dilution conditions needed to achieved “selective” cyclization are often daunting for industrial
applications. Despite the level of interest in macrocycles, research aimed at developing
sustainable strategies that focus on catalysis at high concentrations in macrocyclization are
still rare. The following thesis describes the development of a novel approach aimed at
improving the efficiency of macrocyclization reactions through the control of dilution effects.
A “phase separation” strategy that allows for macrocyclization to be conducted at higher
concentrations was developped. It relies on an aggregated solvent mixture controlled by a
poly(ethylene glycol) (PEG) co-solvent. Insight into the mechanism of “phase separation” was
probed using surface tension measurments, UV spectroscopy and chemical tagging. It was
proposed to function by allowing slow diffusion of an organic substrate to the phase where the
catalyst is active. Consequently, the nature of the polymer co-solvent plays a role in
controlling both aggregation and catalysis. The “phase separation” strategy was initially
developed using the copper and nickel co-catalyzed Glaser-Hay oxidative coupling of terminal
alkynes in batch and was also transposed to continuous flow conditions. The “phase
separation” strategy was then applied to the copper-catalyzed alkyne-azide cycloaddition in
both batch and continuous flow.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:umontreal.ca/oai:papyrus.bib.umontreal.ca:1866/12318 |
| Date | 04 1900 |
| Creators | Bédard, Anne-Catherine |
| Contributors | Collins, Shawn |
| Source Sets | Université de Montréal |
| Language | English |
| Detected Language | French |
| Type | Thèse ou Mémoire numérique / Electronic Thesis or Dissertation |
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