STUDIES ON OLEFIN-COORDINATING TRANSITION-METAL CARBENE COMPLEXES .20. SYNTHESIS OF 1,3-CYCLOHEXADIENE(DICARBONYL) [ETHOXY(ARYL)-CARBENE]IRON COMPLEXES AND THEIR PHOSPHINE ADDUCTS - CRYSTAL-STRUCTURE OF C6H8(CO)2FEC(OC2H5)C6H4CH3-O

Reaction of 1,3-cyclohexadiene(tricarbonyl)iron (1) with ortho-substituted aryllithium reagents ArLi (Ar=o-CH3C6H4, o-CH3OC6H4, o-CF3C6H4) in ether at low temperature, and subsequent alkylation of the acylmetalates formed with Et3OBF4 in aqueous solution at 0-degrees-C or in CH2Cl2 at -60-degrees-C gave the 1,3-cyclohexadiene(dicarbonyl)[ethoxy(aryl)carbene]iron complexes (eta4-C6H8)(CO)2FeC(OC2H5)Ar (3, Ar = o-CH3C6H4; 4, Ar = o-CH3OC6H4), and the isomerized product (eta3-C6H8)(CO)2FeC(OC2H5)C6H4CF3-o (5), respectively, among which the structure of 3 has been established by an X-ray diffraction study. Complex 3 is monoclinic, space group P2(1) with a = 8.118(4), b = 7.367(4), c = 14.002(6) angstrom, beta = 104.09(3)-degrees, V = 812.2(6) angstrom3, Z = 2, D(c) = 1.39 g cm-3, R = 0.056, and R(w) = 0.062 for 976 observed reflections. Complexes 3 and 5 were converted into the chelated allyliron phosphine adducts(eta3-C6H8)(CO)2(PR31)FeC(OC2H5)Ar (6, Ar = o-CH3C6H4, R1 = Ph; 7, Ar = o-CH3C6H4, R1 = OPh; 9, Ar = o-CF3C6H4, R1 = Ph), by reaction with phosphines in petroleum ether at low temperatures.

Synthesis of iminophosphine and phosphinoiminol cyclometallated Pt (II) and Pt (IV) chloro complexes and studies into their biological and photophysical properties

This thesis focuses on the synthesis and analysis of novel chloride based platinum complexes derived from iminophosphine and phosphinoamide ligands, along with studies on their reactivity towards substitution and oxidation reactions. Also explored here are the potential applications of these complexes for biological and luminescent purposes. Chapter one provides an extensive overview of platinum coordination chemistry with examples of various mixed donor ligands along with the history of platinum anticancer therapy. It also looks at metals in medicine, both for biological functions as well as for therapeutic purposes and gives a background to some other applications for platinum complexes. Chapter two outlines the design and synthetic strategies employed for the development of novel platinum (II) chloride complexes from iminophosphine and phosphinoamide ligands. Also reported is the cyclometallation of these complexes to form stable tridentate mixed donor platinum (II) compounds. In Chapter three the development of a direct method for displacing a chloride from a platinum metal centre with a desired phosphine is reported. Numerous methods for successful oxidation of the platinum (II) complexes will also be explored, leading to novel platinum (IV) complexes being reported here also. The importance of stabilisation of the displaced anion, chloride, by the solvent system will also be discussed in this chapter. Chapter four investigates the reactivity of the platinum (II) complexes towards two different biomolecules to form novel platinum bio-adducts. The potential application of the platinum (II) cyclometallates as chemotherapeutics will also be explored here using in-vitro cancer cell testing. Finally, luminescence studies are also reported here for the ligands and platinum complexes reported in chapter two and three to investigate potential applications in this field also. Chapter five provides a final conclusion and an overall summary of the entire project as well as identifying key areas for future work.

Synthesis of Piano Stool Complexes Employing the Pentafluorophenyl Substituted Diphosphine (C6F5)2PCH2P(C6F5)2 and the Effect of Phosphine Modifiers on Hydrogen Transfer Catalysis.

Ruthenium, rhodium, and iridium piano stool complexes of the pentafluorophenyl-substituted diphosphine (C6F5)2PCH2P(C6F5)2 (2) have been prepared and structurally characterized by single-crystal X-ray diffraction. The Cp-P tethered complex [{(C5Me4CH2C6F4(C6F5)CH2P(C6F5)2}RhCl2] (9), in which only one phosphorus is coordinated to the rhodium, was prepared by thermolysis of a slurry of [Cp*RhCl(-Cl)]2 and 2 and was structurally characterized by single-crystal X-ray diffraction. The tethering occurs by intramolecular dehydrofluorinative coupling of the pentamethylcyclopentadienyl ligand and P,P-coordinated 2. The geometric changes that occur on tethering force dissociation of one of the phosphorus atoms. The effects of introducing phosphine ligands to the coordination sphere of piano stool hydrogen transfer catalysts have been studied. The complexes of fluorinated phosphine complexes are found to transfer hydrogen at rates that compare favorably with leading catalysts, particularly when the phosphine and cyclopentadienyl functionalities are tethered. The highly chelating Cp-PP complex [(C5Me4CH2-2-C5F3N-4-PPhCH2CH2PPh2)RhCl]BF4 (1) was found to outperform all other complexes tested. The mechanism of hydrogen transfer catalyzed by piano stool phosphine complexes is discussed with reference to the trends in activity observed.

Solvent-free synthesis of metal complexes

Avoiding the use of solvents in synthesis can reduce environmental contamination and even be more convenient than using solvent-based synthesis. In this tutorial review we focus on recent research into the use of mechanochemistry ( grinding) to synthesise metal complexes in the absence of solvent. We include synthesis of mononuclear complexes, coordination clusters, spacious coordination cages, and 1-, 2- and 3-dimensional coordination polymers ( metal organic frameworks) which can even exhibit microporosity. Remarkably, in many cases, mechanochemical synthesis is actually faster and more convenient than the original solvent-based methods. Examples of solvent-free methods other than grinding are also briefly discussed, and the positive outlook for this growing topic is emphasised.

Double cyclometalation via carbon-silicon bond cleavage by palladium(II) acetate. X-ray structure of a cationic 1,4-dipalladated benzene ring and selective synthesis of heterobimetallic 1,4-phenylene-bridged platinum(II)-palladium(II) complexes

The disilylated compound 1,4-bis(trimethylsilyl)-2,3,5,6-tetrakis((dimethylamino)methyl)benzene, (Me(3)Si)(2)C2N4, 4, can be electrophilically palladated selectively at the C-Si bonds to afford the neutral 1,4-bis(palladium) complex [(AcOPd)(2)(C2N4)], from which the dicationic [(LPd)(2)(C2N4)](2+) (L = MeCN) organometallic species are accessible. The monosilylated species (Me(3)Si)(H)C2N4, 5, can be used for the preparation of the dicationic heterodinuclear platinum(II)-palladium(II) species [(LPd)(LPt)(C2N4)](2+) (L = MeCN) via a sequence of transmetalation of the organolithium derivative of 5 with [PtCl2(SEt(2))(2)], followed by a C-Si bond palladation reaction.

Liquid coordination complexes: a new class of Lewis acids as safer alternatives to BF3 in synthesis of polyalphaolefins

Liquid coordination complexes (LCCs) are a new class of liquid Lewis acids, prepared by combining an excess of a metal halide (e.g. GaCl3) with a basic donor molecule (e.g. amides, amines or phosphines). LCCs were used to catalyse oligomerisation of 1-decene to polyalphaolefins (PAOs). Molecular weight distribution and physical properties of the produced oils were compliant with those required for low viscosity synthetic (Group IV) lubricant base oils. Kinematic viscosities at 100 °C of ca. 4 or 6 cSt were obtained, along with viscosity indexes above 120 and pour points below −57 °C. In industry, to achieve similar properties, BF3 gas is used as a catalyst. LCCs are proposed as a safer and economically attractive alternative to BF3 gas for the production of polyalphaolefins.

Synthesis of new zirconium complexes

L'étude suivante décrit la synthèse des ligands nacnacxylH, nacnacBnH, nacnacR,RH et nacnacCyH en utilisant une méthode générale qui implique des rendements élevés et des coûts raisonnables, la complexation de ces ligands au Zr, la caractérisation de ces complexes et l’investigation de leurs réactivités. Les complexes de zirconium ont été obtenus en utilisant deux méthodes synthétiques principales : la première consiste en traitement du sel de lithium du ligand avec le ZrCl4. La seconde est la réaction du ligand neutre avec les complexes d’alkyl-zirconium(IV) par protonation de l'alkyle coordonné. Le ligand adopte deux modes de coordination avec le Zr. Une coordination 2 est observée dans les complexes octaèdriques contenant un ou deux ligands nacnac. En présence d'un autre ligand ayant une coordonnation 5, par exemple Cp ou Ind, le ligand nacnac se trouve en coordination x avec le centre métallique de zirconium. En solution, les complexes obtenus de (nacnac)2ZrX2 montrent un comportement dynamique via un « Bailar-twist » et les paramètres d'activation de cette isomérisation ont été obtenus. Le complexe octaèdrique (nacnacBn)2ZrCl2, 2c, n'a pas montré de réactivité dans la carbozirconation et son alkylation n'était pas possible par l’échange des chlorures avec les alkyles. L’analogue dimethylé (nacnacBn)2ZrMe2, 2d, peut être préparé par alkylation du ZrCl4 avant la complexation du ligand. Ce dernier a été prouvé aussi de ne pas être réactif dans la carbozirconation.

Decarboxylative Generation of Carbenes for the Synthesis of N-Heterocyclic Carbene Copper(I) Complexes - Applications in the Oxidative Coupling of 2-Naphthols

Le présent mémoire décrit la synthèse et l’utilité de complexes Cu-NHC. En premier lieu, la synthèse de complexes de cuivre porteurs de ligand(s) de type carbène-N-hétérocyclique (NHC) via une génération décarboxylative de carbènes sera présentée. En effet, de précédents rapports font état de l’utilisation de carboxylates d’imidazol(in)ium en tant que précurseurs carbéniques sous conditions thermolytiques. Ainsi, la présente étude montre l’utilisation de ces espèces zwitterioniques pour la synthèse de complexes de cuivre(I) mono- et bis-NHC comportant divers substituants et contre-ions. Une seconde partie du projet se concentrera sur l’évaluation de complexes Cu-NHC en tant que catalyseurs pour la synthèse de 2,2’-binaphtols via une réaction de couplage oxydatif de naphtols. L’objectif de ce projet de recherche est d’étudier les effets de variations structurales de différents complexes Cu-NHC afin de construire un processus catalytique plus efficace. Les effets de la structure du catalyseur sur la réaction de couplage ont été évalués en variant son contre-ion, le nombre de ligands NHC se coordonnant au cuivre, ainsi que la nature des substituants du ligand.

Synthesis of new zirconium diketiminate complexes and catalytic applications

Résumé: Dans le but de préparer des complexes de Zr pour la catalyse homogène de la polymérisation des lactides et de l’hydroamination des olefines, l’elaboration et l’optimisation d’une méthode systématique et efficace de synthèse des ligands dikétimines ayant différents substituants alkyles (R) à la position N,N’ a été realisée. Des dikétimines (nacnacRH) symétriques ont été obtenus avec une pureté de plus de 95 % et un rendement de 65 % lorsque R = Me et des rendements allant de 80 à 95 % lorsque le groupe R = n-Pr, i-Pr, i-Bu, Bu, Cy et (+)-CH(Me)Ph. La synthèse des dikétimines ayant des substituants N-alkyls différents, dite asymétriques, donne toujours un mélange statistique de trois ligands: nacnacR,R’H, nacnacR,RH et nacnacR’,R’H qui n’ont pu être separés. Seuls les dikétimines asymétriques avec un substituant N-alkyl et un autre N-aryl (nacnacR,ArH) ont été obtenus avec des rendements plus élevés que celui du mélange statistique. Par la suite, la complexation de ces ligands bidentés au Zr, la caractérisation de ces complexes et l’investigation de la réactivité ont été étudiés. Les complexes de Zr de type (nacnacR)2ZrCl2 ont été obtenus par deux voies de synthèse principales: la première consiste à traiter le sel de lithium du ligand avec le ZrCl4. La seconde est la réaction du ligand avec les complexes neutres d’alkyl-zirconium(IV) par protonation de l'alkyle coordonné. En solution, les complexes obtenus de (nacnacR)2ZrX2 possèdent un comportement dynamique via un « Bailar-twist » et les paramètres d'activation de cette isomérisation ont été calculés. Le complexe octaèdrique (nacnacBn)2ZrCl2 n'est pas réactif dans la carbozirconation et son alkylation n'était pas possible par l’échange des chlorures avec les alkyles. L’analogue diméthylé (nacnacBn)2ZrMe2 peut être préparé par alkylation du ZrCl4 avant la complexation du ligand. On a également observé que ce dernier n’est pas réactif dans la carbozirconation. L‘analogue diéthoxyde (nacnacBn)2Zr(OEt)2 est obtenu par échange des diméthyles avec les éthoxydes. La polymérisation du lactide avec celui-ci en tant que précurseur est relativement lente et ne peut être effectuée que dans le monomère fondu. Par conséquent, pour résoudre les problèmes rencontrés avec les complexes de zirconium (dikétiminates non-pontés), un ligand dikétimines pontés par le diaminocyclohexane, (±)-C6H10(nacnacXylH)2, LH2, (Xyl = 2,6-diméthylphényle) a été préparé. La complexation de ce ligand tetradenté au metal a été réalisée par deux voies de synthèse; la première est la réaction du sel de lithium de ce ligand avec le ZrCl4(THF)2. La deuxième est la déprotonation du ligand neutre avec le Zr(NMe2)4 et l’élimination du diméthylamine. Des complexes du type: (±)-C6H10(nacnacXylH)2ZrX2 avec X = Cl, NMe2 ont été obtenus. Les ligands de chlorure sont dans ce cas facilement remplaçables par des éthoxydes ou des méthyles. On a observé l’activité la plus élevée jamais observée pour un complexe d’un métal du groupe 4 avec le complexe de (±)-C6H10(nacnacXylH)2Zr(OEt)2 dans la polymérisation de lactide. L'étude cinétique a montré que la loi de vitesse est du premier ordre en catalyseur et en monomère et la constante de vitesse est k = 14 (1) L mol-1 s-1. L'analyse des polymères a montré l’obtention de masses moléculaires faibles et l’abscence de stéréocontrôle. La réaction de (±)-C6H10(nacnacXylH)2ZrCl2 avec le triflate d’argent donne le (±)-C6H10(nacnacXylH)2Zr(OTf)2. Le complexe bis-triflate obtenu possède une activité catalytique elevée pour les additions du type aza-Michael. L’utilisation du R,R-C6H10(nacnacXylH)2Zr(OTf)2 énantiopur comme catalyseur, dans les additions du type aza-Michael asymétriques donne le produit desiré avec un excès énantiomérique de 19%.

Synthesis of transition metal N-heterocyclic carbene complexes and applications in catalysis

Les ligands de carbènes N-hétérocycliques (NHC) qui possèdent une symétrie C1 attirent beaucoup l’attention dans la littérature. Le présent projet de recherche propose de synthétiser une nouvelle série de ligands NHC C1-symétriques avec deux groupements N-alkyles qui exploitent un relais chiral. Un protocole modulaire et efficace pour la synthèse des sels d’imidazolium chiraux qui servent comme préligands pour les NHC a été développé. Quelques-uns de ces nouveaux ligands ont été installés sur le cuivre et de l’or, créant de nouveaux complexes chiraux. Les nouveaux complexes à base de cuivre ont été évalués comme catalyseurs pour le couplage oxydatif de 2-naphthols. Les ligands C1-symmétriques ont fourni des meilleurs rendements que les ligands C2-symmétriques. Au cours de l’optimisation, des additifs ont été évalués; les additifs à base de pyridine ont fourni des énantiosélectivités modérées tandis que les additifs à base de malonate ont donné des meilleurs rendements de la réaction de couplage oxydatif. Ultérieurement, les additifs à base de malonate ont été appliqués envers l’hétérocouplage de 2-naphthols. Le partenaire de couplage qui est riche en électrons est normalement en grand excès à cause de sa tendance à dégrader. Avec le bénéfice de l’additif, les deux partenaires de couplage peuvent être utilisés dans des quantités équivalentes. La découverte de l’effet des additifs a permis le développement d’un protocole général pour l’hétérocouplage de 2-naphthols.

Synthesis, Characterization and Application Studies of Some Polymer Supported Metal Complexes

Polymer supports and polymeric complexes are highly versatile and they are successfully employed as efficient reagents, substrates and catalysts. Recently there observed a growing interest in the synthesis of tailor-made polymer supports and functionalized polymers for the preparation of metal complexes for various applications. They have the combination of properties due to the macromolecular structure as well as due to the reactivity of the functional group. An interesting feature of functional polymers is their affinity towards metal ions. Therefore the synthesis, characterization and application of such polymeric complexes have great scientific and analytical importance. In this investigation three series of polymeric complexes of transition metal ions are prepared from three schiff bases. All the complexes and polymeric schiff bases were characterized by analytical, spectral and thermal methods The thesis consist of six chapters. The first chapter contains an introduction and a brief review on application of polymer supports, polymer supported ligands and complexes. The second chapter gives the details of reagents and instruments used and the procedure adopted for the preparation of ligands and complexes. The third chapter explains the methods employed for characterization and the results are also discussed. The fourth chapter gives a detailed study of metal ion removal using ligands whereas the fifth chapter describes the development of the Cu” ion sensor electrode. The sixth chapter is the summary of the thesis and references are presented at the end.

The synthesis of chiral N-heterocyclic carbene–borane and –diorganoborane complexes and their use in the asymmetric reduction of ketones

Chiral N-heterocyclic carbene–borane complexes have been synthesised, and have been shown to reduce ketones with Lewis acid promotion. Chiral N-heterocyclic carbene–borane and –diorganoborane complexes can reduce ketones with enantioselectivities up to 75% and 85% ee, respectively.

Anion-directed synthesis of metal-organic frameworks based on 2-picolinate Cu(II) complexes: a ferromagnetic alternating chain and two unprecedented ferromagnetic fish backbone chains

Three new polynuclear copper(II) complexes of 2-picolinic acid (Hpic), {[Cu-2(pic)(3)(H2O)]ClO4}(n) (1), {[Cu-2(pic)(3)(H2O)]BF4}(n) (2), and [Cu-2(pic)3(H2O)(2)(NO3)](n) (3), have been synthesized by reaction of the "metalloligand" [Cu-(pic)(2)] with the corresponding copper(II) salts. The compounds are characterized by single-crystal X-ray diffraction analyses and variable-temperature magnetic measurements. Compounds 1 and 2 are isomorphous and crystallize in the triclinic system with space group P (1) over bar, while 3 crystallizes in the monoclinic system with space group P2(1)/n. The structural analyses reveal that complexes 1 and 2 are constructed by "fish backbone" chains through syn-anti (equatorial-equatorial) carboxylate bridges, which are linked to one another by syn-anti (equatorial-axial) carboxylate bridges, giving rise to a rectangular grid-like two-dimensional net. Complex 3 is formed by alternating chains of syn-anti carboxylate-bridged copper(II) atoms, which are linked together by strong H bonds involving coordinated nitrate ions and water molecules and uncoordinated oxygen atoms from carboxylate groups. The different coordination ability of the anions along with their involvement in the H-bonding network seems to be responsible for the difference in the final polymeric structures. Variable-temperature (2-300 K) magnetic susceptibility measurement shows the presence of weak ferromagnetic coupling for all three complexes that have been fitted with a fish backbone model developed for 1 and 2 (J = 1.74 and 0.99 cm(-1); J' = 0.19 and 0.25 cm(-1), respectively) and an alternating chain model for 3 (J = 1.19 cm(-1) and J' = 1.19 cm(-1)).