Hormis la préparation de l'acide salicylique et de l'urée, peu de tentatives ont été réalisées jusqu'à présent pour promouvoir la formation de liaisons C-C et C-N à partir du CO2. Cette thèse présente de nouveaux procédés catalytiques permettant la formation de molécules organiques azotées grâce à la création de liaisons C-N et C-C par transformation catalytique du CO et du CO2. Les cibles retenues sont les amides ainsi que les alkylamines qui sont essentiels en chimie organique fine et sont souvent d'origine pétrosourcés. Dans un premier temps, la synthèse d'amide par carbonylation formelle de la liaison C-N d'amine sera étudiée grâce à des catalyseurs à base de métaux carbonyles. Dans un second temps, des procédés d'homologation des amines seront décrits grâce à l'utilisation de catalyseurs métalliques. La première stratégie impliquera l'utilisation de catalyseur de cobalt, en présence de CO et de silanes et permettra l'homologation sélective des liaisons N-méthyle en N-éthyle sous de faible pression de CO (P = 8 bar) et jusqu'au N-pentyle sous de fortes pressions. Dans un second temps, l'utilisation d'un catalyseur de ruthénium en présence d'un gaz de synthèse (CO/H2) nous permettra de démontrer la possibilité de l'homologation de la diphénylamine. Enfin, la compréhension de ce système nous permettra de transposer cette réaction à l'utilisation du CO2 comme substitut du CO.

Dans le monde actuel, le dioxyde de carbone (CO2) est le déchet majoritaire issu de l'utilisation des ressources fossiles mais il est encore peu utilisé dans les applications à grande échelle. Afin de tirer parti de son abondance, le développement de nouvelles transformations chimiques du CO2 pour accéder à des produits de chimie fine connait un intérêt croissant au sein de la communauté scientifique. Tout particulièrement, la formation de liaison(s) C-N à partir du CO2 et d'un substrat azotés permet d'accéder à des produits à hautes valeurs énergétiques et commerciales. Un second type de transformation désirable est la formation de liaison C-C à partir du CO2 afin de synthétiser des dérivés d'acides carboxyliques comme des esters. L'utilisation d'hydrosilanes, réducteurs doux, permet de travailler sous 1 bar de CO2 avec des catalyseurs à base de métaux peu coûteux et abondants tels que le fer et le zinc ou bien avec des organocatalyseurs. Les synthèses de formamides, de méthylamines ou d'aminals à partir du CO2 ont ainsi été développées par hydrosilylation. Enfin, la carboxylation des carbosilanes à partir du CO2 a été développée pour la première fois avec un catalyseur à base de cuivre. Dans le cas des 2-pyridylsilanes, l'utilisation de sels de fluorures pentavalents permet d'activer le substrat efficacement sans catalyseur.

Edited by leading experts and pioneers in the field, this is the first up-to-date book on this hot topic. The authors provide synthetic chemists with different methods to activate carbon-carbon sigma bonds in organic molecules promoted by transition metal complexes. They explain the basic principles and strategies for carbon-carbon bond cleavage and highlight recently developed synthetic protocols based on this methodology. In so doing, they cover cleavage of C-C bonds in strained molecules, reactions involving elimination of carbon dioxide and ketones, reactions via retroallylation, and cleavage of C-C bonds of ketones and nitriles. The result is an excellent information source for researchers in academia and industry working in the field of synthetic organic chemistry, while equally serving as supplementary reading for advanced courses in organometallic chemistry and catalysis.

L'utilisation du fer en chimie de coordination et en catalyse suscite un intérêt croissant de par son abondance et sa faible toxicité. Dans le premier chapitre, une étude bibliographique présente deux domaines d'applications du fer : i) l'utilisation de complexes de fer comportant des ligands " non innocent " pour différentes applications en catalyse, et ii) l'utilisation de complexes de fer pour des transformations stœchiométriques et catalytiques du CO2. Dans le chapitre 2, la synthèse et la caractérisation de complexes de fer portant un ligand coopératif non-innocent sont présentées. Le composé hautement réactif [Fe(N(TMS)2)2] a été choisi comme précurseur pour l'étude de la coordination du ligand bis(picolyl)phosphine dans des conditions douces. Une famille de complexes mono- et di-nucléaires de fer a été isolée et le comportement " non-innocent " du ligand a été mis en évidence. La combinaison de plusieurs techniques : diffraction des rayons X, RMN (en solution et à l'état solide), RPE, Mössbauer et spectroscopie infrarouge a permis de complètement caractériser à la fois les complexes diamagnétiques mais aussi paramagnétiques. Le chapitre 3 se concentre sur la transformation de CO2 par un système catalytique efficace au fer. Les complexes dihydrure de fer [Fe(H)2(diphosphine)2] catalysent la fonctionnalisation réductrice du CO2 dans des conditions douces. Dans ce système, la première étape concerne la réduction catalytique du CO2 par des hydroboranes donnant un composé bis(boryl)acetal. Via une stratégie " un pot, deux étapes " l'intermédiaire acétal est ensuite utilisé comme source de méthylène et est fonctionnalisé pour donner une série de composés organiques contenant non seulement des liaisons C-N mais aussi des liaisons C-O, C-S et C-C avec de bons à très bons rendements.

Notre société s'est considérablement développée grâce à l'utilisation des ressources fossiles. L'utilisation de ces ressources, dans le domaine de l'énergie ou de l'industrie chimique, provoque un dérèglement du cycle naturel du carbone par l'accumulation dans l'atmosphère d'un CO2 anthropogénique. Pour pallier ces difficultés, une des solutions envisagées consiste à abandonner progressivement les hydrocarbures fossiles au profit de ressources carbonées renouvelables telles que le CO2 pour le stockage des énergies renouvelables et/ou comme sources de produits chimiques. Les premières briques obtenues grâce au CO2 sont des molécules comportant un seul atome de carbone, rassemblées dans la classe de composés C1. Elle comprend le méthane (CH4), le monoxyde de carbone (CO), le méthanol (CH3OH), l'acide formique (HCOOH). Ces réactions ne sont pas idéales, limitées par leur praticité, leur rendement ou par leur sélectivité. Dans ce contexte, le présent travail doctoral a exploré des chemins alternatifs permettant d'interconvertir ces composés pour offrir des voies de valorisation du CO2. En premier lieu, l'utilisation de HCOOH sera proposé comme vecteur de CO. Cette thématique est née de l'intérêt grandissant pour le secteur de la chimie organique d'obtenir des sources liquides ou solides de CO. Dans un second temps, il a été développé une nouvelle stratégie de dismutation pour accéder au CH3OH à partir de dérivés de HCOOH, les formiates de silicium. Ces réactifs permettent de s'affranchir de la limitation thermodynamique dont souffre la dismutation de HCOOH. Cette transformation a été assurée en maîtrisant le recyclage des coproduits silylés. Une nouvelle voie de production de CH4 a également été développée à partir du CH3OH, en utilisant HCOOH comme réducteur. Enfin, les connaissances acquises sur l'activiation et la réactivité du CO2 ont permis, par analogie, de transposer ces connaissances à l'étude d'autres molécules iso-électroniques, telles que les carbodiimides et leur transformation en isourées dans des conditions organocatalytiques.

This monograph consists of manuscripts submitted by invited speakers who participated in the symposium "Industrial Environmental Chemistry: Waste Minimization in Industrial Processes and Remediation of Hazardous Waste," held March 24-26, 1992, at Texas A&M University. This meeting was the tenth annual international symposium sponsored by the Texas A&M Industry-University Cooperative Chemistry Program (IUCCP). The program was developed by an academic-industrial steering committee consisting of the co-chairmen, Professors Donald T. Sawyer and Arthur E. Martell of the Texas A&M University Chemistry Department, and members appointed by the sponsoring companies: Bernie A. Allen, Jr., Dow Chemical USA; Kirk W. Brown, Texas A&M University; Abraham Clearfield, Texas A&M University; Greg Leyes, Monsanto Company; Jay Warner, Hoechst-Celanese Corporation; Paul M. Zakriski, BF Goodrich Company; and Emile A. Schweikert, Texas A&M University (IUCCP Coordinator). The subject of this conference reflects the interest that has developed in academic institutions and industry for technological solutions to environmental contamination by industrial wastes. Progress is most likely with strategies that minimize waste production from industrial processes. Clearly the key to the protection and preservation of the environment will be through R&D that optimizes chemical processes to minimize or eliminate waste streams. Eleven of the papers are directed to waste minimization. An additional ten papers discuss chemical and biological remediation strategies for hazardous wastes that contaminate soils, sludges, and water.