La N-alkylation d’amines avec des alcools constitue une méthode de choix pour accéder à des composés d’intérêt pharmaceutique de manière plus durable. Ce domaine de catalyse est désormais largement dominé par l’emploi de complexes moléculaires en phase homogène. Le mécanisme proposé se base sur l’auto-transfert de dihydrogène (HAT). Parmi les deux grandes familles de catalyseurs à base de fer qui ont été développées, nous avons choisi de nous intéresser plus particulièrement aux catalyseurs de type fer(cyclopentadiénone). Ces catalyseurs présentent plusieurs avantages : stabilité à l’air et synthèse aisée en peu d’étapes ainsi que la possibilité de moduler l’activité catalytique via la modification des ligands. Ces catalyseurs se sont montrés efficaces mais plusieurs défis restent à relever. Le principal problème en terme de substrats concerne l’utilisation d’alcools primaires portant des groupements électroattracteurs mais aussi les alcools secondaires. Par ailleurs, ils nécessitent souvent l’usage de températures élevées et/ou d’additifs non désirés. Les réactions sont le plus souvent effectuées à reflux du solvant ou dans des vials clos pour des temps de réaction pouvant atteindre des jours pour certaines. Ceci met en évidence la présence d’une barrière énergétique élevée au sein d’au moins une étape du cycle catalytique, limitant fortement l’application de ces catalyseurs moléculaires pour développer de nouvelles réactivités. De plus, ces catalyseurs moléculaires opèrent en conditions homogènes rendant leur recyclage difficile et diminuant l’économie d’atomes du procédé dans son ensemble. Le développement de catalyseurs efficaces pouvant être recyclés et pouvant opérer en conditions plus douces reste un défi à relever.
Dans un premier temps, une étude mécanistique approfondie sur le fonctionnement des complexes moléculaires connus de fer(cyclopentadiénone)carbonyle est menée. Elle a permis de mieux comprendre l'étape d'activation par voie chimique du catalyseur en mettant en lumière la formation de nouvelles espèces de fer.
Dans un second temps, cette même stratégie a été appliquée dans le développement d’un nouveau procédé multi-catalytique dans le but de synthétiser des composés pharmaceutiques fluorés. Les résultats suggèrent que ni le mode d’activation – à savoir chimique et/ou thermique – ni le type de complexe [LFe(CO)₃] or [LFe(CO)₂(NCPh)], n’a d’influence sur les rendements.
Enfin, le greffage de ces catalyseurs sur une surface de graphène a été étudié. Deux types de greffage ont été envisagés : le greffage covalent et le greffage supramoléculaire. Notre choix s’est finalement porté sur le greffage supramoléculaire. Dans ce but, une voie de synthèse permettant d’accéder aux complexes fonctionnalisés avec une ancre de type pérylène a été développée. Cette stratégie a été établie dans le but de développer une version hétérogène et donc recyclable du catalyseur.