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Personne :
Légaré-Lavergne, Julien

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Légaré-Lavergne

Prénom

Julien

Affiliation

Université Laval. Département de chimie

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ncf11914445

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Résultats de recherche

Voici les éléments 1 - 4 sur 4
  • PublicationAccès libre
    Metal-free borylation of heteroarenes using ambiphilic aminoboranes : on the importance of sterics in frustrated lewis pair C-H bond activation
    (American Chemical Society, 2017-10-18) Légaré-Lavergne, Julien; Fontaine, Frédéric-Georges; Misal Castro, Luis Carlos; Rochette, Étienne; Jayaraman, Arumugam
    Two novel frustrated Lewis pair (FLP) aminoboranes, (1-Pip-2-BH2-C6H4)2 (2; Pip = piperidyl) and (1-NEt2-2-BH2-C6H4)2 (3; NEt2 = diethylamino), were synthesized, and their structural features were elucidated both in solution and in the solid state. The reactivity of these species for the borylation of heteroarenes was investigated and compared to previously reported (1-TMP-2-BH2-C6H4)2 (1; TMP = tetramethylpiperidyl) and (1-NMe2-2-BH2-C6H4)2 (4; NMe2 = dimethylamino). It was shown that 2 and 3 are more active catalysts for the borylation of heteroarenes than the bulkier analogue 1. Kinetic studies and density functional theory calculations were performed with 1 and 2 to ascertain the influence of the amino group of this FLP-catalyzed transformation. The C–H activation step was found to be more facile with smaller amines at the expense of a more difficult dissociation of the dimeric species. The bench-stable fluoroborate salts of all catalysts (1F–4F) have been synthesized and tested for the borylation reaction. The new precatalysts 2F and 3F are showing higher reaction rates and yields for multigram-scale syntheses.
  • PublicationAccès libre
    Metal-free catalysis using boron-based systems : from designed frustrated Lewis Pairs to boranes
    (2021) Légaré-Lavergne, Julien; Fontaine, Frédéric-Georges
    La catalyse est la pierre angulaire de la chimie verte et elle permet de performer des transformations chimiques difficiles de manière efficace et sélective. Au niveau industriel, l'utilisation de la catalyse se traduit habituellement en une économie de temps et d'argent. Le développement de systèmes catalytiques pratiques s'est initialement fait à l'aide de métaux des secondes et troisièmes rangées de transition. Au cours des deux dernières décennies, ce domaine de recherche a atteint une certaine maturité. Néanmoins, les catalyseurs à base de métaux de transitions sont souvent dispendieux et polluants. Une quantité considérable de gaz à effet de serre est également engendrée par l'extraction minière de ces métaux. Afin de palier à ces problèmes, d'intéressantes alternatives commencent à faire leur place. Notamment, de nouvelles stratégies de catalyse sans métal de transition ont été développées et l'étude des mécanismes réactionnels nous permet de maximiser leur efficacité. Dans cette thèse, l'optimisation d'une paire de Lewis frustrée (FLP) de type aminoborane (1-NR₂-2-BH₂-C₆H₄) est exploré afin d'améliorer ses performances dans la borylation catalytique de liens C-H de molécules hétéroaromatiques (pyrroles, indoles, thiophènes). Dans les premiers chapitres, le mécanisme réactionnel de cette réaction de borylation est étudié en détail. Une première étude théorique nous permet de déterminer l'impact de l'ajout d'un groupement fonctionnel en position ortho du -BH₂ sur l'activation du lien C-H. Par la suite, la performance d'aminoboranes possédant un encombrement stérique varié au niveau de l'amine est testée pour la catalyse. Les résultats obtenus combinés avec des études cinétiques démontrent que l'aminoborane possédant un groupement pipéridyl effectue la borylation catalytique jusqu'à 15 fois plus rapidement que l'espèce possédant le groupement le plus encombrée tetraméthylpipéridyl. L'activation C-H est donc favorisée lorsque le site réactionnel est plus dégagé. Pour compléter l'étude du mécanisme de la borylation, nous avons également étudié l'étape de la métathèse des liens sigma, qui se révèle être un élément critique et important lors de la borylation du thiophène. En explorant la réaction de FLPs de type aminoborane, nous avons découvert que l'acide borique pouvait agir comme précatalyseur pour l'hydroboration catalytique de composés insaturés. Cette espèce de bore peu dispendieuse et stable peut être utilisée comme précatalyseur remplaçant le BH₃ qui est une molécule très réactive. Une étude mécanistique à l'aide de réactions stœchiométriques et d'analyses cinétiques démontre que la réaction d'hydroboration est plus rapide que la génération et la régénération du catalyseur. Finalement, un système catalytique à base d'acide borique utilisant l'irradiation micro-ondes sans conditions inertes a donc été développé pour l'hydroboration d'esters et d'alcynes. Une dernière étude portant sur la combinaison de deux types de chimie sans métal, les FLPs et les phosphines biphiliques, vient clore le travail présenté. Nous avons exploré deux stratégies pour évaluer s'il est possible de générer une synergie avec les deux systèmes. Tout d'abord, nous avons adapté le ligand de la phosphine triamide P{N[o-NMe-C₆H₄]₂} pour y installer une base de Lewis intramoléculaire. Des tests d'activation de l'hydrogène gazeux avec la phosphine biphilique modifiée nous ont permis de réaliser qu'il n'est pas possible d'atteindre de la réactivité FLP de cette manière. Nous avons ensuite décidé de mélanger la phosphine biphilique P{N[o-NMe-C₆H₄]₂} avec l'aminoborane de type FLP le moins encombrée (1-NMe₂-2-BH₂-C₆H₄). L'objectif était de produire un complexe sans métal ayant une plateforme d'oxydoréduction sur l'atome de phosphore et des orbitales vides et pleines fournies par l'acide de Lewis et la base de Lewis de l'aminoborane. Le complexe attendu n'est pas généré. À la place de celui-ci, une réaction entre les deux espèces produit le benzodiazaborole correspondant et un solide orangé insoluble. À l'aide d'études comparatives, nous sommes venus à la conclusion que le solide produit est un mélange de polymères de phosphore polyhydrures et que la réaction observée est caractéristique des aminophosphines possédant au moins un hydrogène.
  • PublicationAccès libre
    Spontaneous reduction of a hydroborane to generate a B-B single bond using a Lewis pair
    (Wiley, 2016-09-14) Légaré-Lavergne, Julien; Fontaine, Frédéric-Georges; Rochette, Étienne; Bouchard, Nicolas; Matta, Chérif F.
    The ansa‐aminohydroborane 1‐NMe2‐2‐(BH2)C6H4 crystallizes in an unprecedented type of dimer containing a B−H bond activated by one FLP moiety. Upon mild heating and without the use of any catalyst, this molecule liberates one equivalent of hydrogen to generate a diborane molecule. The synthesis and structural characterization of these new compounds, as well as the kinetic monitoring of the reaction and the DFT investigation of its mechanism, are reported.
  • PublicationAccès libre
    Bench-stable frustrated Lewis pair chemistry : fluoroborate salts as precatalysts for the C-H borylation of heteroarenes
    (Royal Society of Chemistry, 2016-03-14) Légaré-Lavergne, Julien; Fontaine, Frédéric-Georges; Légaré, Marc-André; Rochette, Étienne; Bouchard, Nicolas
    While the organotrifluoroborate group is commonly used as a leaving group in cross-coupling reactions, we now show that their high stability can be used to protect the Lewis acidic moieties of frustrated Lewis pair catalysts. Indeed, the air and moisture-stable trifluoro- and difluoroborate derivatives of bulky (tetramethylpiperidino)benzene are shown to be conveniently converted to their dihydroborane analogue which is known to activate small molecules. An efficient synthesis route to these stable and convenient precatalysts, their deprotection chemistry and their benchtop use for the dehydrogenative borylation of heteroarenes is presented.