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Marc-Olivier Simon - Lauréat du Prix de thèse 2011 de la Division de Chimie Organique de la SCF

Marc-Olivier Simon a été élève au département de chimie de 2003 à 2007. Il a reçu le Prix de thèse 2011 de la Division de Chimie Organique de la SCF pour ces travaux de thèse intitulés "Nouvelles perspectives pour la formation de liaisons Carbone-Carbone et Carbone-Oxygène : Vers des réactions à économie d'atomes et d'étapes catalysées par des complexes de Ruthenium" réalisés au laboratoire Charles Friedel (UMR 7223) - Ecole Nationale Supérieure de Chimie de Paris sous la direction du Dr Sylvain Darses.

Marc-Olivier Simon

Marc-Olivier Simon

Marc-Olivier Simon, 27 ans, a effectué ses études à l'École Normale Supérieure de Cachan. Au cours de cette formation, il a obtenu l'Agrégation de Sciences Physiques option Chimie en 2006 et a intégré l'Ecole Nationale Supérieure de Chimie de Paris en 2007 dans le cadre d'un double cursus Normalien-Ingénieur. Il obtient la même année le Master de Chimie Organique et Bioorganique de l'Université Pierre et Marie Curie.

Il a ensuite réalisé sa thèse au laboratoire Charles Friedel (UMR 7223) à l'Ecole Nationale Supérieure de Chimie de Paris sous la direction du Dr. Sylvain Darses. Cette thèse, soutenue en octobre 2010, et intitulée « Nouvelles perspectives pour la formation de liaisons Carbone-Carbone et Carbone-Oxygène : vers des réactions à économie d'atomes et d'étapes catalysées par des complexes de ruthénium » a conduit à la publication de six articles dans des journaux internationaux et lui a permis de présenter ses travaux dans plusieurs congrès.

Il est actuellement en stage post-doctoral à l'Université Mc Gill à Montréal (Canada) dans le laboratoire de Chimie Verte et de Synthèse Organique dirigé par le Pr. Chao-Jun Li.

Résumé de thèse

Nouvelles perspectives pour la formation de liaisons Carbone-Carbone et Carbone-Oxygène : Vers des réactions à économie d'atomes et d'étapes catalysées par des complexes de Ruthenium

Directeur de thèse: Dr Sylvain Darses

Laboratoire : Charles Friedel (UMR 7223) - Ecole Nationale Supérieure de Chimie de Paris

Ces travaux de thèse portent sur le développement de réactions catalytiques et économiques en atomes. Ils s'inscrivent directement dans la dynamique actuelle de mettre au point des transformations chimiques plus propres, sélectives, efficaces et respectueuses de l'environnement. En particulier, nous avons pu montrer que l'utilisation d'un précurseur de ruthénium(II) ou (III) et d'un réducteur associés à un ligand constituait un système catalytique flexible, facile à mettre en œuvre et actif dans de nombreuses réactions de formation de liaisons Carbone-Carbone et Carbone-Oxygène.

Ainsi, les réactions d'hydroarylation et d'hydroalcénylation d'alcènes par activation directe de liaisons Carbone-Hydrogène ont pu être réalisées sur une large gamme de substrats peu fonctionnalisés, permettant alors d'accéder à des structures élaborées à partir de molécules simples en un nombre réduit d'étape. De cette façon, il est possible d'introduire des motifs alkylsilanes sur des noyaux aromatiques. De plus, nous avons également pu former des allylsilanes fonctionnalisés à partir de précurseurs aisément disponibles, et les utiliser dans la synthèse d'alcools complexes possédant deux centres stéréogènes vicinaux dont un centre quaternaire. Ces réactions peuvent être également conduites à plus basse température dans un solvant peu toxique comme l'isopropanol, alternative intéressante au toluène.

La mise à profit de la flexibilité de notre système catalytique au niveau du ligand a également permis d'adapter les propriétés électroniques et stériques du catalyseur pour développer de nouvelles réactivités. Il a ainsi été mis au point le couplage direct de deux alcènes, un accepteur de Michael et un dérivé du norbornène. Cette réaction permet l'obtention sélective du produit d'hétérocouplage avec un excellent contrôle de la stéréosélectivité de l'alcène substitué ainsi obtenu. Ces conditions réactionnelles sont d'autant plus intéressantes qu'elles ouvrent la voie d'une version énantiosélective. Nous avons également pu montrer que l'utilisation d'un solvant protique permet d'obtenir le produit de la réaction tandem couplage/réduction.

Ce système catalytique s'est également révélé performant pour la formation de liaisons Carbone-Oxygène. En effet, un subtil choix du ligand nous a permis de transformer des aldéhydes en esters (réaction de Tishchenko). Ces conditions réactionnelles se sont montrées particulièrement efficaces pour les aldéhydes aromatiques riches en électrons ou stériquement encombrés, constituant ainsi des résultats complémentaires de ceux précédemment rapportés dans la littérature.

Enfin, l'utilisation d'un accepteur d'hydrures nous a conduit à la mise au point de processus tandem par des séquences déshydrogénation/formation de liaisons Carbone-Carbone ou Carbone-Oxygène. Dans ces conditions, ont pu être réalisées la fonctionnalisation d'arylalkylméthanol par réaction tandem oxydation/hydroarylation, ainsi que la formation d'esters et de lactones à partir d'alcools et de diols. Ces réactions tandem permettent de raccourcir de manière importante les procédés de synthèse en évitant les étapes fastidieuses de séparation et la purification d'intermédiaires synthétiques. La formation de polyesters par une approche originale à partir de diols a également été étudiée, montrant la grande adaptabilité de ce système catalytique.

Type :
Distinctions / prix

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