Le LHFA

Luca DEMONTI

Soutenance de thèse
Demonti
  2023-06-06 09:00

  Amphi Fernand Gallais (LCC)

"Organosilver(III) compounds for trifluoromethylation"

Jury :

Mme. Marine DESAGE-EL MURR (Rapporteure)
Xavi RIBAS (Rapporteur)
Vincent CESAR (Examinateur)
Nicolas MEZAILLES (Directeur de thèse)
Noel NEBRA MUNIZ (Co-Directeur de thèse) 

Résumé :

Les molécules trifluorométhylées sont largement utilisées dans les préparations pharmaceutiques et agrochimiques en raison de leurs propriétés particulières comme principes bioactifs. Cependant, la fonctionnalisation tardive des structures organiques avec ce groupe électroattracteur est particulièrement difficile et les méthodes actuellement utilisées à l’échelle industrielle pour réaliser de tels composés reposent sur des réactions découvertes il y a près de 100 ans. Récemment, d’autres méthodes visant à réaliser cette transformation cruciale ont été découvertes, mais le problème de la trifluorométhylation sélective et efficace des composés organiques à un stade avancé de leur synthèse n’est toujours pas résolu. Les espèces organométalliques à haute valence se sont révélées efficaces dans la création des liaisons C-CF3, mais les études dans ce domaine n’en sont encore qu’à leur début en raison des difficultés rencontrées dans la synthèse, la caractérisation et l’étude de la réactivité de ces composés exotiques.

Dans ce contexte, il est crucial d’avoir un accès fiable aux espèces organométalliques à haute valence, et c’est pourquoi cette Thèse de doctorat se concentre sur l’accès aux complexes organo-argentés(III) trifluorométhylés. La résolution d’un problème présent dans la littérature depuis 30 ans, une nouvelle voie de synthèse sûre et efficace pour obtenir l’anion homoleptique trifluorométhyl de argent(III) [AgIII(CF3)4]- a été développée. Cette avancée cruciale a permis de démontrer l’utilité synthétique de l’anion AgIII pour accéder à une classe de composés organo-argentés(III) neutres dont la formule générale AgIII(CF3)3(L). Les propriétés de ces complexes sous-explorés ont été étudiées, en particulier l’acidité apicale du centre métallique permettant la coordination des ligands de type L.

Ces composés organo-argentés(III) neutres peuvent échanger efficacement de ligand et se sont révélés compétents pour la trifluorométhylation. Leur application dans la trifluorométhylation de dérivés aryle borés a été explorée, établissant la robustesse et l’applicabilité générale de la transformation pour obtenir les benzotrifluorures correspondants. Des études du mécanisme de la réaction et l’isolement d’un anion [AgIII(CF3)3(aryl)]- ont permis de prouver la voie d’élimination réductrice à 2e- intervenant dans la transformation. Ce schéma de réactivité ne semble pas se limiter aux dérivés aryle borés et à la trifluorométhylation du cycle aromatique, mais il peut être étendu à la formation de liaisons Hétéroatome-CF3.

Abstract:

Trifluoromethylated molecules are widely used in pharmaceutical and agrochemical preparations due to their peculiar properties as bioactive principles. However, late-stage functionalization of organic scaffolds with this particularly electron-withdrawing group is remarkably challenging and the methods currently used on industrial scale to achieve such compounds rely on reactions discovered almost 100 years ago. Recently, more methods to achieve such crucial transformation are being discovered, yet the problem of efficient and selective late stage trifluoromethylation of organic scaffolds remains unsolved. High-valent organometallic species have proven effective in the forging of C-CF3 bonds but studies in this field are still at their infancy due to the difficulties encountered in the synthesis, characterization, and reactivity study of such exotic compounds.

In this context, it is crucial to have a reliable access to high-valent organometallic species, and therefore this Ph.D. Thesis focuses on the access to trifluoromethyl organosilver(III) complexes. Solving a problem present in the literature for 30 years, a new, safe, and efficient synthetic pathway to forge the trifluoromethyl silver(III) anion [AgIII(CF3)4] has been developed. This advancement allowed to demonstrate the synthetic utility of the AgIII anion to access a class of neutral organosilver(III) compounds of the general formula AgIII(CF3)3(L). The properties of such underexplored complexes have been investigated alongside the proof for the apical acidity of neutral square-planar AgIII complexes, allowing the coordination of L-type ligands.

These neutral organosilver(III) compounds undergo efficient ligand exchange and proved to be trifluoromethylating-competent. Their application in the trifluoromethylation of aryl boron derivatives has been explored, establishing the robustness and general applicability of this transformation to obtain the corresponding benzotrifluorides. Mechanistic studies including the isolation of an [AgIII(CF3)3(aryl)] anion allowed to prove the 2e reductive elimination pathway occurring in the transformation. This pattern of reactivity appears to be not limited only to arylboron derivatives and to the trifluoromethylation of the aromatic ring, but it can be extended to the formation of F3C-Heteroatom- bonds.

 

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  • 2023-06-06 09:00