Complexes pinceurs de type POCOP de Nickel (II) : synthèse, caractérisation, réactivité et applications catalytiques

Ce mémoire décrit la synthèse, la caractérisation spectroscopique et l’étude de la réactivité catalytique d’une nouvelle série de complexes pinceurs de Ni(II) formés à partir du ligand POCOPPh (P,C,P-2,6-{Ph2PO}2C6H4), très peu étudié dans le cas du nickel. Les études décrites dans ce mémoire examinent l’effet des substituants des phosphines sur les propriétés spectroscopiques et électrochimiques ainsi que les activités catalytiques. La synthèse du ligand a été améliorée par rapport à la procédure connue dans la littérature en diminuant le temps de réaction à 30 min et la température jusqu'à température ambiante. Les composés pinceur (P,C,P-2,6-{Ph2PO}2C6H3)NiX ont été obtenus avec des rendements variant entre 60% et 88%. Le premier complexe a été synthétisé en faisant réagir le précurseur NiBr2(NCCH3)x avec le ligand POCOPPh pour donner (POCOPPh)NiBr. Ce dernier réagit par la suite avec les sels d’argent et de potassium pour donner 4 nouveaux complexes soient : (POCOPPh)NiCN, (POCOPPh)NiOTf, (POCOPPh)NiOAc et (POCOPPh)NiONO2 (OTf = triflate et OAc = acetate). Vu la réactivité limitée du dérivé bromure, le dérivé (POCOPPh)NiOTf a été utilisé pour la préparation du composé (POCOPPh)NiCCPh. Le dérivé Ni-OTf a été utilisé également pour la synthèse des complexes (POCOPPh)NiR qui ont été détectés par RMN. Ces complexes (POCOPPh)NiR ont montré une stabilité trop faible et donnent des nouveaux complexes de type (POCOPPh)NiX en échangeant l’halogène avec le Mg ou de type (POCOPPh)NiOH en s’hydrolysant. Les espèces cationiques [(POCOPPh)NiNCR][OTf] (R= Me, CHCH2, CHCHMe, C(Me)CH2, NCCH2CH2N(Ph)H) ont été obtenues facilement et avec des bon rendements à partir du (POCOPPh)NiOTf. Tous les composés obtenus ont été caractérisés par la spectroscopie RMN (1H, 13C{1H}, 31P{1H}, 19F{1H}), la spectroscopie IR et la spectroscopie UV-vis. L’analyse élémentaire et l’analyse par la diffraction des rayons X, dont le but est de résoudre la structure à l’état solide, ont été utilisées pour la plupart des complexes. Des études de voltampérométrie cyclique ont été menées pour déterminer la densité électronique des centres métalliques et l’effet des phosphines sur cette propriété électrochimique. Dans le but de déterminer l’effet des substituants des phosphines sur l’activité catalytique des complexes, nous avons évalué les réactivités catalytiques des deux complexes (POCOPPh)NiOTf et (POCOPi-Pr)NiOTf dans la réaction d’hydroamination des oléfines activés et plus spécifiquement l’acrylonitrile. Après optimisation des conditions expérimentales, on a constaté que la réactivité des deux composés sont similaires mais une grande différence apparaît après l’ajout des additifs. En effet, le complexe (POCOPi-Pr)NiOTf donne une bonne activité catalytique en présence de la triéthylamine, tandis que cette activité diminue considérablement en présence d’eau, contrairement au complexe (POCOPPh)NiOTf qui est plus actif en présence d’eau. Dans le cas du complexe (POCOPPh)NiOTf, on a pu montrer que la base se coordonne au nickel dans le produit formé après la réaction d’hydroamination, ce qui diminue l’activité de ce complexe dans certains cas. Également on a exploré la réaction de l’addition du lien O-H sur l’acrylonitrile, et étonnamment le complexe (POCOPPh)NiOTf est beaucoup plus actif que son homologue (POCOPi-Pr)NiOTf dans le cas des alcools aromatiques. Par contre, les alcools aliphatiques restent un défi majeur pour ce genre de complexe. Le mécanisme de cette réaction qui a été proposé montre que l’alcoolyse passe par les deux intermédiaires (POCOPPh)NiOAr et [(POCOPPh)NiOAr][HOAr] mais l’isolation de ces intermédiaires observés par RMN semble être difficile.

Nouveaux complexes pinces POCOP, NHCCOP, PIMCOP et PIMIOCOP, et complexes cyclométallés de Ni(II) : synthèse, caractérisation et réactivité.

Cette thèse traite de la chimie des complexes pinces de Ni(II) ainsi que des complexes cyclométallés de Ni(II) comportant au moins un motif phosphinite. Elle se divise en trois parties. La première concerne la synthèse, la caractérisation, le mécanisme de formation et la réactivité des complexes pinces de Ni(II) à base de ligand de type POCOP 1,3-(i-Pr2PO)2C6H4. De nouveaux ligands de type R-(POCOP) = κP,κC,κP-{Rn-2,6-( R'2PO)2C6H4-n}; Rn = 4-OMe, 4-Me, 4-CO2Me, 3-OMe, 3- CO2Me, 3,5-t-Bu2 ; R' = i-Pr, t-Bu ont été synthétisés suite à l'addition de chlorophosphine ClPR'2 à une solution de résorcinol ou dérivés en présence de base. La synthèse des complexes R-(POCOP)Ni(Br) s'effectue à partir du ligand correspondant en présence de base, et de {NiBr2(NCiPr)}n. Ce nouveau précurseur de nickel est synthétisé à partir de brome de nickel métallique dans l'isobutyronitrile. Il est stable sous atmosphère inerte et sa solubilité dans les solvants polaires permet d'étudier les synthèses des complexes en milieu homogène. Le mécanisme de formation des complexes portant des ligand pinces (PCsp3P) 1,3-(i- Pr2PCH2CH2)2CH2, (POCsp3OP) 1,3-(i-Pr2POCH2)2CH2, (PCsp2P) 1,3-(i- Pr2PCH2)2C6H4, Rn-(POCsp2OP) 1,3-(i-Pr2PO)2C6H4-n via nickellation du lien C-H a été investigué avec une méthode de réaction de compétition. Cette étape a été déterminée comme étant de nature électrophile. Les complexes résultants ont été complètement caractérisés. Une corrélation a notamment été effectuée entre le déplacement chimique du Cipso en spectroscopie RMN 13C et le potentiel d'oxydation Eox en voltamétrie cyclique. Une nouvelle méthode de synthèse directe verte "one pot" a été mise en place. En faisant réagir à 75 °C un mélange hétérogène de II résorcinol, de chlorodiisopropylphosphine et de nickel métallique en poudre, on obtient le complexes pince (POCOP)Ni(Cl) avec des rendements allant jusqu'à 93%. La réactivité de ces complexes POCOP a été investiguée pour des réactions de fluorination et trifluorométhylation des halogénures d'alkyle. La synthèse du (POCOP)Ni(F) a lieu à partir de précurseur (POCOP)Ni(X) (X=Br, Cl), en présence d'un large excès de fluorure d'argent AgF. Ce complexe catalyse la fluorination du bromure de benzyle et peut être converti en (POCOP)Ni(CF3) en présence de réactif du Ruppert, Me3SiCF3. La réaction entre (POCOP)Ni(CF3) et le bromure de benzyle dans les solvants aromatiques mène à la conversion totale du complexe en (POCOP)Ni(Br) et à l'inattendue benzylation du solvant aromatique utilisé. La seconde partie concerne la synthèse des nouveaux complexes non symétriques à base de ligands comportant un motif imidazolo-phosphine (PIMCOP) 3-[2-(R2P)-C3H2N2]-(R2PO)-C6H3, imidazoliophosphine (PIMIOCOP) 3-[2-(R2P)-3- (CH3)-C3H2N2]-(R2PO)-C6H3] et carbène N-hétérocyclique (NHCCOP). La double déprotonation du 3-hydroxyphenyl-imidazole suivi de l'addition de deux équivalents de chlorodiphenylphosphine mène à l'obtention du ligand PIMCOP 3-[3-(CH3)- C3H2N2]-(R2PO)-C6H3. L'étape de nickellation a lieu comme dans le cas des composés (POCOP)Ni. La méthylation du motif imidazole du (PIMCOP)Ni(Br) par le triflate de méthyle MeOTf, donne le dérivé (PIMIOCOP)Ni(Br). Ce dernier est converti en (NHCCOP)Ni(Br) après l'addition de chlorure de tétraéthylamonium NEt4Cl. Les analogues i-Pr2P de ces complexes sont synthétisés en remplaçant ClPPh2 par ClPiPr2. On obtient les espèces cationiques [(PIMCOP)Ni(NCCH3)][OTf], [(PIMIOCOP)Ni(NCCH3)][OTf]2 et III [(NHCCOP)Ni(NCCH3)][OTf] suite à l'addition en solution dans l'acétonitrile de triflate d'argent AgOTf. Ces espèces ont été utilisés comme catalyseurs pour la synthèse d'amidine à partir de benzonitrile et de diverse amines aliphatiques. Enfin des complexes orthonickellés trans-Ni[(ĸ2-P,C-P(OC6H4)-(iPr2)( iPr2P(OC6H5))]Br à base de phosphinite ont été synthétisés et caractérisés. Les ligands sont synthétisés par réaction d'un phénol et de chlorodiisopropylphosphine en présence de base. L'ajout de {NiBr2(NCiPr)}n et de triéthylamine permet l'orthométallation via une étape de nickellation C-H. Un intermédiaire trans- [NiBr2{PiPr2(OC6H5)}2] de cette réaction a été isolé. Le complexe dimère peut réagir avec des espèces électrophiles mener à l'ortho-fonctionnalisation de la phosphinite.

Synthesis of the first-membered ring compound containing three tin atoms and one oxygen. The crystal structure of the species [O{Sn(C6H3Et2-2,6)2}3]

Aerial oxidation of the novel homocyclic tetratin species [{SnAr2}3SnArBr] (1) [1] (Ar  C6H3Et2-2,6) affords the tritin heterocycle [O{Sn(C6H3Et2-2,6)2}3] (2), which has been crystallographically characterised; 2 is the first reported oxatristannacyclobutane, and the first heterocyclic tin species having both tintin and tinheteroatom bonds.

Arbitrarily primed polymerase chain reaction for fingerprinting the genotype identification of mutans streptococci in children with Down syndrome

This study investigated the possible intrafamilial similarity of mutans streptococcal strains in some families with a child with Down syndrome using chromosomal DNA fingerprinting. The isolates were genotyped using arbitrarily primed polymerase chain reaction with the OPA 02 and OPA 03 primers. The results showed that five children with Down syndrome harbored mutans streptococci genotypes different from those of their mothers. A matching of genotypes was observed within the control pair (mother/child without Down syndrome). After six months, new samples were collected from all participants. Analysis showed that samples from children with Down syndrome were colonized by a new strain of Streptococcus mutans that did not match the previously collected one. The results suggest the S. mutans indigenous bacteria change more than once in children with Down syndrome.

Taxonomic and phylogenetic relationships between neotropical species of ticks from genus Amblyomma (Acari: Ixodidae) inferred from second internal transcribed spacer sequences of rDNA

The accurate specific identification of ticks is essential for the study, control and prevention of tick-borne diseases. Herein, we determined ribosomal nucleotide sequences of the second internal transcribed spacer (ITS2) of 15 Neotropical hard tick species of the genus Amblyomma Koch found in Brazil. Most of the studied ticks accidentally parasite humans and potentially act as vectors of zoonoses. Lengths of the ITS2 sequences ranged from 956 to 1,207 bp, whereas GC content varied from 62.4 to 66.9%. A matrix of ITS2 divergence was calculated with the ITS2 sequence data obtained showing divergence levels varying from 1.5 to 28.8%. The analysis indicated that this molecular marker can be useful for Amblyomma-specific identification. Phylogenetic inferences based on the ITS2 sequences were used to assess some issues in subgenus taxonomy. © 2007 Entomological Society of America.

Sulfur contents and S, C and O isotopic compositions in serpentinized peridotites at ODP Site 153-920

The opaque mineralogy and the contents and isotope compositions of sulfur in serpentinized peridotites from the MARK (Mid-Atlantic Ridge, Kane Fracture Zone) area were examined to understand the conditions of serpentinization and evaluate this process as a sink for seawater sulfur. The serpentinites contain a sulfur-rich secondary mineral assemblage and have high sulfur contents (up to 1 wt.%) and elevated d34S_sulfide (3.7 to 12.7?). Geochemical reaction modeling indicates that seawater-peridotite interaction at 300 to 400°C alone cannot account for both the high sulfur contents and high d34S_sulfide. These require a multistage reaction with leaching of sulfide from subjacent gabbro during higher temperature (~400°C) reactions with seawater and subsequent deposition of sulfide during serpentinization of peridotite at ~300°C. Serpentinization produces highly reducing conditions and significant amounts of H2 and results in the partial reduction of seawater carbonate to methane. The latter is documented by formation of carbonate veins enriched in 13C (up to 4.5?) at temperatures above 250°C. Although different processes produce variable sulfur isotope effects in other oceanic serpentinites, sulfur is consistently added to abyssal peridotites during serpentinization. Data for serpentinites drilled and dredged from oceanic crust and from ophiolites indicate that oceanic peridotites are a sink for up to 0.4 to 6.0 mln ton seawater S per year. This is comparable to sulfur exchange that occurs in hydrothermal systems in mafic oceanic crust at midocean ridges and on ridge flanks and amounts to 2 to 30% of the riverine sulfate source and sedimentary sulfide sink in the oceans. The high concentrations and modified isotope compositions of sulfur in serpentinites could be important for mantle metasomatism during subduction of crust generated at slow spreading rates.

Predator species identification from saliva at kill sites with limited remains

Thesis (Master's)--University of Washington, 2016-06

In situ imaging of catalytic etching on silver during methanol oxidation conditions by environmental scanning electron microscopy

Polycrystalline silver is used to catalytically oxidise methanol to formaldehyde. This paper reports the results of extensive investigations involving the use of environmental scanning electron microscopy (ESEM) to monitor structural changes in silver during simulated industrial reaction conditions. The interaction of oxygen, nitrogen, and water, either singly or in combination, with a silver catalyst at temperatures up to 973 K resulted in the appearance of a reconstructed silver surface. More spectacular was the effect an oxygen/methanol mixture had on the silver morphology. At a temperature of ca. 713 K pinholes were created in the vicinity of defects as a consequence of subsurface explosions. These holes gradually increased in size and large platelet features were created. Elevation of the catalyst temperature to 843 K facilitated the wholescale oxygen induced restructuring of the entire silver surface. Methanol reacted with subsurface oxygen to produce subsurface hydroxyl species which ultimately formed water in the subsurface layers of silver. The resultant hydrostatic pressure forced the silver surface to adopt a "hill and valley" conformation in order to minimise the surface free energy. Upon approaching typical industrial operating conditions widespread explosions occurred on the catalyst and it was also apparent that the silver surface was extremely mobile under the applied conditions. The interaction of methanol alone with silver resulted in the initial formation of pinholes primarily in the vicinity of defects, due to reaction with oxygen species incorporated in the catalyst during electrochemical synthesis. However, dramatic reduction in the hole concentration with time occurred as all the available oxygen became consumed. A remarkable correlation between formaldehyde production and hole concentration was found.

A fourier-transform infrared study of CO2 and CO2/H2 interactions with caesium-doped copper catalysts

FTIR spectra are reported of CO2 and COi/Hi on a silica-supported caesium-doped copper catalyst. Adsorption of COj on a "caesium"/silica surface resulted in the formation of COj and complexed CO species. Exposure of CO2 to' a caesium-doped reduced copper catalyst produced not only these species but also two forms of adsorbed carboxylate giving bands at 1550, 1510, 1365 and 1345 cm"1. Reaction of carboxylate species with hydrogen at 388 K gave formate species on copper and caesium oxide in addition to methoxy groups associated with caesium oxide. Methoxy species were not detected on undoped copper catalyst suggesting that caesium may be a promoter for the methanol synthesis reaction. Methanol decomposition on a caesium-doped copper catalyst produced a small number of formate species on copper and caesium oxide. Methoxy groups on caesium oxide decomposed to CO and U.2, and subsequent reaction between CO and adsorbed oxygen resulted in carboxylate formation. Methoxy species located at interfacial sites appeared to exhibit unusual adsorption properties.

Generation and characterization of ionic and neutral dihydroxy boron B(OH)(2)(+/0) in the gas phase

The dicoordinated borinium ion, dihydroxyborinium, B(OH)(2)(+) is generated from methyl boronic acid CH3B(OH)(2) by dissociative electron ionization and its connectivity confirmed by collisional activation. Neutralization-reionization (NR) experiments on this ion indicate that the neutral B(OH)(2) radical is a viable species in the gas phase. Both vertical neutralization of B(OH)(2)(+) and reionization of B(OH)(2) in the NR experiment are, however, associated with particularly unfavorable Franck-Condon factors. The differences in adiabatic and vertical electron transfer behavior can be traced back to a particular pi stabilization of the cationic species compared to the sp(2)-type neutral radical. Thermochemical data on several neutral and cationic boron compounds are presented based on calculations performed at the G2 level of theory.

Syntheses of NCN and NC3N from ionic precursors in the gas phase and an unusual rearrangement of neutral NC3N : A joint experimental and theoretical study

Neutral NCN is made in a mass spectrometer by charge stripping of NCN-., while neutral dicyanocarbene NCCCN can be formed by neutralization of either the corresponding anionic and cationic species, NCCCN-. and NCCCN+.. Theoretical calculations at the RCCSD(T)/aug-cc-pVTZ//B3LYP/6-31+G(d) level of theory indicate that the (3)Sigma (-)(g) State of NCCCN is 18 kcal mol(-1) more stable than the (1)A(1) state. While the majority of neutrals formed from either NCCCN-. or NCCCN+. correspond to NCCCN, a proportion of the neutral NCCCN molecules have sufficient excess energy to effect rearrangement, as evidenced by a loss of atomic carbon in the neutralization reionization (NR) spectra of either NCCCN+. and NCCCN-.. C-13 labeling studies indicate that loss of carbon occurs statistically following or accompanied by scrambling of all three carbon atoms. A theoretical study at the B3LYP/6-31+G(d)//B3LYP/6-31+G(d) level of theory indicates that C loss is a consequence of the rearrangement sequence NCCCN --> CNCCN --> CNCNC and that C scrambling occurs within singlet CNCCN via the intermediacy of a four-membered C-2v-symmetrical transition structure.

Oxidation of alkaline earth sulfides to sulfates: Thermodynamic aspects

The emf of the galvanic cell, Pt, Ni + NiO/(CaO) ZrO2/MS + MSO4, Ir, Pt, where M is calcium, strontium, or barium, has been measured in the temperature range 850 to 1100 K. From these measurements the Gibbs’ energy changes for the oxidation of sulfides of alkaline earth metals to their respective sulfates have been calculated. The results are compared with available thermodynamic data in the literature. The agreement varies from ±2 kJ for the strontium system to ±20 kJ in the case of barium. Trends in the stabilities of alkaline earth sulfates are discussed in relation to the properties of the cationic species involved.

Some sulphoxide complexes of iron

Diphenyl sulphoxide(DPSO) and dimethyl sulphoxide(DMSO) complexes of iron(II) having the composition [Fe(DPSO)6](ClO4)2, Fe(DPSO)2Cl2, Fe(DPSO)3Br2, Fe(DPSO)4I2, [Fe (DMSO)3Cl2]. DMSO and [Fe(DMSO)3Br2]. DMSO and DPSO complexes of iron(III), Fe(DPSO)2 Cl3 have been prepared and their physico-chemical properties studied. Their magnetic moments at room temperature show them to be spin-free complexes. The i.r. spectra reveal that oxygen is the donor atom in all the complexes. The electronic spectra of iron(II) complexes indicate octahedral coordination for the metal ion. A salt like structure [Fe(DPSO)4Cl2][FeCl4], is suggested for the iron (III) complex, where the cationic species has distorted octahedral structure while the anionic species has tetrahedral structure.