Mots-clés

  • Electrosynthèse organique
  • Catalyse au nickel
  • Composés aromatiques et hétéroaromatiques

Activités de recherche

La thématique que nous développons est axée sur l’électrosynthèse organique comme outil alternatif pour opérer diverses transformations moléculaires. L’électrosynthèse constitue une méthode douce et sélective permettant de répondre à des enjeux en synthèse organique, aussi bien lors de processus réducteurs qu’oxydants, là où les voies chimiques conventionnelles n’ont pas nécessairement apporté de solutions.

Développé au laboratoire dans les années 90, le procédé à anode consommable permet, sous régime intensiostatique, en présence d’une catalyse aux sels de métaux de transition (nickel, cuivre, fer, …), d’activer les liaisons carbone-halogène de multiples composés organiques pour réaliser des transformations chimiques sans séparateur membranaire et dans des conditions opératoires ne nécessitant pas d’employer des solvants anhydres.

Nos premiers travaux ont porté sur la synthèse de cycles à 3 chaînons à partir de substrats polyhalogénométhylés et d’oléfines α-activées, ou d’aldéhydes/cétones, ou d’imines, en présence de quantités catalytiques de sels de métaux de transition. Le procédé à anode consommable, associé à une catalyse par les métaux de transition, permet de s’affranchir du potentiel de réduction des molécules engagées et d’accéder à la formation d’intermédiaires clés.

Ce procédé électrochimique catalysé au nickel a été par la suite étendu aux halogénures aromatiques et hétéroaromatiques pour des réactions de formation de liaison C(sp2)-C(sp3) telles que les réactions d’addition conjuguée avec des oléfines activés (pour accéder à des précurseurs de benzolactones de taille moyenne) et de formation de liaison C(sp2)-C(sp2) pour des halogénures (hétéro)aromatiques pour des homocouplages et/ou des couplages croisés.

Au cours de ces travaux, nous avons montré l’intérêt d’employer une étape électrochimique dans la préparation de précurseurs de benzolactones de taille moyenne. L’arylation d’oléfines activées par voie électrochimique, développée par S. Condon au laboratoire, a trouvé par cette voie de synthèse une nouvelle application quant à la préparation simple et efficace de précurseurs d’hydroxy-acides conduisant à ces benzolactones de taille moyenne (lactones compris entre 7 à 11 chaînons). Le schéma ci-dessous présente les 2 voies de synthèse réalisées.

Différentes études ont permis de synthétiser divers composés bi(hétéro)aryliques par couplage de chlorodiazines (pyridazine, pyrimidines et pyrazine) avec des halogénures (hétéro)aromatiques.

L’étude analytique par voltampérométrie cyclique a permis de mettre en évidence un intermédiaire réactionnel clé et de proposer un mécanisme réactionnel catalysé au nickel. Les molécules obtenues peuvent servir de précurseurs pour l’accès à des matériaux ou de ligands et, pour certaines d’entre-elles, présentent une activité cytotoxique vis-à-vis des lignées cellulaires cancéreuses.

Récemment, la réaction de couplage électrochimique a été étendue à la formation de liaison C-hétéroatome. Une étude des paramètres réactionnels du procédé à anode consommable en présence d’une catalyse au nickel a permis de synthétiser les (hétéro)aryl- et vinyl-phosphonates ainsi que les (hétéro)aryl- et vinyl-phosphinates par couplage C(sp2)-P. Des α-aminophosphonates ont pu être préparés dans une cellule électrochimique non divisée associant de manière simultanée des processus cathodique et anodique. Ce travail a fait l’objet d’une couverture d’un numéro de Synlett (juillet 2020).

Activités d'enseignement

  • Niveau Licence
    • UE Chimie Organique L2S3 (TD, TP)
    • UE Mécanismes et Théories en Chimie Organique L2S4 (TD)
    • UE Synthèse Organique Multi-étapes L3S6 (TD, TP)
    • UE Chimie Organométallique et Expérimentale L3S6 (TD, TP)
  • Niveau Master
    • UE Stratégies de Synthèse en Chimie Fine 2 M1S2 (Cours, TP)
    • ECUE Chimie Hétérocyclique M2S3 (Cours)

Publications