Soutenance de thèse de David GIVAUDAN

Les interactions non-covalentes jouent un rôle fondamental dans de nombreux domaines de la chimie, en particulier la catalyse, ou la chimie supramoléculaire, la liaison hydrogène étant la plus étudiée d’entre elles. La liaison halogène est un autre type d’interaction non-covalente. Elle fait référence à une association stabilisante acide/base de Lewis qui existe entre une région électro-déficiente d’un atome d’halogène (généralement un atome d’iode), appelée σ-hole, et une base de Lewis. Malgré ses propriétés intéressantes qui ont été largement exploitées en chimie supramoléculaire, en science des matériaux et en chimie médicinale, la liaison halogène n’a trouvé jusqu’à présent que peu d’application en organocatalyse. De plus, seuls de rares exemples utilisent un donneur de liaison halogène chiral pour effectuer de la catalyse énantiosélective. De la même façon, la coopération liaison hydrogène/liaison halogène n’a été que très peu évoquée dans la littérature. Dans ce manuscrit, une première partie est consacrée à un exposé bibliographique afin de cerner la nature et les propriétés de la liaison halogène. De plus, les précédents de son utilisation en organocatalyse ont été étudiés en détail, permettant de mettre en perspective les travaux réalisés durant cette thèse. Dans une seconde partie, la synthèse des mono- et bis-donneurs de liaison halogène a été développée. Sur ces composés, des groupements donneurs de liaison hydrogène ont été introduit pour évaluer l’influence d’une possible coopération entre les deux interactions. Enfin, les donneurs de liaison halogène ont été engagés dans des réactions tests en organocatalyse afin d’être comparés aux systèmes existant dans la littérature et ainsi apporter de nouvelles données dans ce domaine.

Non-covalent bonds play a fundamental role in all subfields of chemistry, such as catalysis or supramolecular chemistry, with the most studied one being the hydrogen bond. Halogen bonding is another type of non-covalent interaction. It refers to a Lewis acid-base non-covalent stabilizing association that can exist between the electron-deficient region of a halogen atom (generally an iodine atom), called σ-hole, and a Lewis base. Despite its interesting features, which have been widely exploited in supramolecular chemistry, polymer science or medicinal chemistry, halogen bonding has found limited applications in organocatalysis. Moreover, only a few examples using a chiral halogen bond donor to perform enantioselective catalysis have been reported. This is also the case for the hydrogen bond/halogen bond cooperation, which has received only little attention in the literature. The first part of this work is dedicated to a bibliographic review in order to understand the nature and the properties of the halogen bond. Moreover, its previous uses in organocatalysis have been studied in detail, and these data will help putting this work in perspective. In a second part, the synthesis of mono- and bis-halogen bond donors have been developed. On these compounds, hydrogen bond donors have been introduced to evaluate a possible cooperation between the two interactions. Finally, these halogen bond donors have been engaged in test organocatalytic reactions to compare them with the existing systems present in the literature and thus bring new data to this field.