Synthesis, characterization and chromotropism properties of Ni(II) complexes featuring diphenyl(dipyrazolyl) methane

Mémoire numérisé par la Division de la gestion de documents et des archives de l'Université de Montréal

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%.

Studies on Some New Metal-Hydrazone Complexes and Their Zeolite Encapsulated Analogues

The thesis deals with the synthesis, characterization and catalytic activity studies of some new Fe (III), Co (II), Ni (II) and Cu (II) complexes of hydrazones and their zeolite encapsulated analogues. Hydrazones have diverse applications in biological, non-biological and biochemical front. During the present study three hydrazone types of ligands namely, acetylacetone- 2-hydroxyphenylhydrazone (APAcAc), acetoacetanilide- 2-hydroxyphenylhydrazone (APAcAcA) and acetoacetanilide-3,5-dihydro-2,4-dione pyrimidylhydrazone (AUAcAcA) were synthesized by diazotization of primary amine and coupling with compounds containing active methylene group. First part of the thesis deals with the synthesis of Fe, Co, Ni and Cu complexes using three hydrazone types of ligands are given. Details regarding the characterization of these complexes with a view to establishing the molecular structures are presented in this part. The other part contains the method of encapsulation of these complexes in zeolite cavities and their characterizations of the encapsulated metal species are described. A comparitive account of the catalytic activities of the pure and encapsulated complexes for cyclohexanol oxidation was also carried out.

Synthesis, spectral characterization and crystal structure of copper(II) complexes of 2-benzoylpyridine-N(4)-phenylsemicarbazone

An interesting series of nine new copper(II) complexes [Cu2L2(OAc)2] H2O (1), [CuLNCS] ½H2O (2), [CuLNO3] ½H2O (3), [Cu(HL)Cl2] H2O (4), [Cu2(HL)2(SO4)2] 4H2O (5), [CuLClO4] ½H2O (6), [CuLBr] 2H2O (7), [CuL2] H2O (8) and [CuLN3] CH3OH (9) of 2-benzoylpyridine-N(4)-phenyl semicarbazone (HL) have been synthesized and physico-chemically characterized. The tridentate character of the semicarbazone is inferred from IR spectra. Based on the EPR studies, spin Hamiltonian and bonding parameters have been calculated. The g values, calculated for all the complexes in frozen DMF, indicate the presence of the unpaired electron in the dx2 y2 orbital. The structure of the compound, [Cu2L2(OAc)2] (1a) has been resolved using single crystal X-ray diffraction studies. The crystal structure revealed monoclinic space group P21/n. The coordination geometry about the copper(II) in 1a is distorted square pyramidal with one pyridine nitrogen atom, the imino nitrogen, enolate oxygen and acetate oxygen in the basal plane, an acetate oxygen form adjacent moiety occupies the apical position, serving as a bridge to form a centrosymmetric dimeric structure

New Ruthenium complexes containing N, P and S-donor type of ligands: coordination chemistry, characterization and application to asymetric and non-asymetric catalysis

Síntesi de nous complexos de Ruteni amb lligands no quirals que tenen per fórmula [Ru(phen)([9]aneS3)X] (on X = H2O, py i MeCN). Caracterització espectroscòpica electroquímica i estructural d'aquesta família de complexos. Estudi de les seves propietats catalítiques en front a l'oxidació de substrats orgànics com l'alcohol benzílic en reaccions d'electrocatàlisi. Avaluació cinètica dels mecanismes de substitució entre els complexos Ru-py i Ru-MeCN. Generació d'un interruptor molecular foto-induït. Síntesi de nous complexos quirals de Ru atropoisomèricament purs amb lligands oxazolínics que tenen per fórmula [Ru(trpy)(Ph-box-R)X] on (X = Cl, H2O, py, MeCN, 2-OH-py). Caracterització estructural exhaustiva en estat sòlid (Raig-X) en solució (RMN) i en fase gas (càlculs DFT). Avaluació de la seva activitat catalítica en reaccions asimmetriques d'epoxidació de substrats proquirals. Síntesi de nous lligands polipiridílics quirals amb simetria C3. Estudi de la seva química de coordinació i avaluació de la seva activitat catalítica en reaccions asimmetriques d'oxidació i reducció.

Synthesis, structure and reactivity of novel CuI, CuII and CuIII complexes containing triaza and hexaaza macrocyclic ligands

El treball de tesi s'emmarca dins del camp de la bioinorgànica, disciplina que estudia les propietats estructurals i de reactivitat dels centres actius dels enzims, servint-se de models síntètics de baix pes molecular per tal d'intentar reproduïr la reactivitat presentada per l'enzim i conèixer els mecanismes de reacció a nivell molecular que tenen lloc en els processos biològics.1 Més concretament el treball posa especial èmfasi en els processos d'activació d'oxigen molecular que tenen lloc en les metaloproteïnes de Coure del Tipus 3, com són l'hemocianina i la tirosinasa, ambdues presentant un complex dinuclear de Cu(I)) en el centre actiu de la forma reduïda, capaç d'activar l'O2 cap a espècies de tipus peròxid.2 Un altre camp d'interès ha estat l'estudi dels processos d'activació d'enllaços C-H no activats en hidrocarburs, tant per la seva importàcia a nivell industrial com per comprendre els mecanismes intrínsecs d'aquesta activació a través de metalls de trancisió.3,4 Durant el treball de tesi presentat s'ha desenvolupat la síntesi de nous complexes de Coure(I), Coure(II) y Cu(III) utilitzant lligands macrocíclics de tipus triaza i hexaaza, i s'han estudiat la seves propietats estructurals així com la seva reactivitat. La reacció dels lligands triazacíclics H32m, H2Me33m i H33m amb sals de coure(II) dóna lloc a una reacció de desproporció de Cu(II) per obtenir-se en quantitats equimolars un complex organometàl·lic de Cu(III) i un complex de Cu(I). La caracterizació estructural exhaustiva dels complexes del tipus aryl-Cu(III) evidencia la formació d'un enllaç organometàl·lic entre l'àtom de Cu(III) i el carboni més próxim de l'anell aromàtic del lligand. Aquesta reacció, a més de representar una nova forma de desproporció en la química del Cu, suposa l'activació d'un enllaç C-H aromàtic a temperatura ambient que, mitjançant l'estudi cinètic d'aquesta desproporció per espectroscòpia UV-Vis, dels càlcul de l'efecte cinètic isotòpic utilitzant el lligand deuterat en el C-H de l'anell, juntament amb el recolzament teòrics dels càlculs DFT per a la optimització de geometries d'intermedis de reacció, ens permeten proposar un mecanisme de reacció pel nostre sistema, on l'activació de l'enllaç C-H aromàtic transcorre per la formació d'un enllaç de tipus agòstic C-H ? Cu(II),5 seguit de la desprotonació del C-H aromàtic per acció d'una base i posterior transferència electrònica per obtenir el complex organometàlic de Cu(III) i el complex de de Cu(I). En quant a la reactivitat d'aquests complexes organometàl·lics aryl-Cu(III) s'ha observat que una base en medi aquós causa la inestabilitat d'aquests compostos, evolucionant cap a la inserció d'un àtom d'oxigen sobre la posició activada de l'anell aromàtic, per a donar lloc a un complex dinuclear de Cu(II) amb dos grups fenoxo actuant de pont entre els àtoms metàl·lics. La reacció transcorre per un intermedi colorejat, caracteritzat com el complex ayl-Cu(III) monodesprotonat en una de les seves amines benzíliques, els quals s'observen igualment en la reacció dels correponents complexos de Cu(I) amb oxigen molecular (O2). És en els nostres sistemes en els quals es descriu per primera vegada la participació d'intermedis organometàl·lics Cu(III)-C en processos d'hidroxilació aromàtica, tals com el desenvolupat per l'enzim tirosinasa o per alguns dels seus models químics de síntesi.6,7,8 S'han estudiat les propietats magnètiques dels quatre bis(fenoxo)complexes de Cu(II) descrits, obtenint-se uns acoplaments de tipus antiferromagnètic o ferromagnètic de diversa magnitud, depenent del solapament orbitalari a l'enllaç Cu-O, a través del qual es produeix el superintercanvi. Nous complexos de Cu(I) sintetitzats amb lligands hexaazamacrocíclics han estat estudiats, i posant especial èmfasi a la seva reactivitat respecta a l'activació d'oxigen molecular (O2). S'ha observat una reactivitat diferenciada segons la concentració de complex de Cu(I) utilitzada, de manera que a altes concentracions s'obté un carbonato complex tetranuclear de Cu(II) per fixació de CO2 atmosfèric, mentre que a baixes concentracions s'observa la hidroxilació aromàtica intramolecular d'un dels anells benzílics del lligand, reacció que presumiblement transcorre per atac electrofílic d'un peroxo complex intermedi sobre el sistema ? de l'anell.6 Els resultats obtinguts en aquest treball ens mostren la facilitat per activar enllaços C-H aromàtics per metalls de transició de la primera sèrie (Cu, Ni) quan aquests estan suficientment pròxims a l'enllaç C-H, en unes condicions de reacció molt suaus (1atm., temperatura ambient). Els nous complexos organometàl·lics Aryl-Cu(III) són el producte d'una nova reacció de desproporció de Cu(II), així com un posició aromàtica activada que podria ser el punt de partida per l'estudi de funcionalització selectiva d'aquests grups aromàtics.

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)).

Synthesis, characterization, and anion selectivity of copper(II) complexes with a tetradentate Schiff base ligand

A new mononuclear Cu(II) complex, [CuL(ClO4)(2)] (1) has been derived from symmetrical tetradentate di-Schiff base, N,N'-bis-(1-pyridin-2-yl-ethylidene)-propane-1,3-diamine (L) and characterized by X-ray crystallography. The copper atom assumes a tetragonally distorted octahedral geometry with two perchlorate oxygens coordinated very weakly in the axial positions. Reactions of I with sodium azide, ammonium thiocyanate or sodium nitrite solution yielded compounds [CuL(N-3)]ClO4 (2), [CuL(SCN)ClO4 (3) or [CuL(NO2)]-ClO4 (4), respectively, all of which have been characterized by X-ray analysis. The geometries of the penta-coordinated copper(H) in complexes 2-4 are intermediate between square pyramid and trigonal bipyramid (tbp) having the Addition parameters (tau) 0.47, 0.45 and 0.58, respectively. In complex 4, the nitrite ion is coordinated as a chelating ligand and essentially both the 0 atoms of the nitrite occupy one axial site. Complex 1 shows distinct preference for the anion in the order SCN- > N-3(-) > NO2- in forming the complexes 24 when treated with a SCN-/N-3(-)/NO2- mixture. Electrochemical electron transfer study reveals (CuCuI)-Cu-II reduction in acetonitrile solution. (c) 2006 Elsevier B.V.. All rights reserved.

Nickel(II) complexes of tetradentate NSNO pyridylthioazophenol ligands: synthesis, characterization and crystal structure

Two sets of nickel(11) complexes of a series of tetradentate NSNO ligands were synthesized and isolated in their pure form. All these complexes, formulated as [Ni(L)Cl](2) and [Ni(L)(N-3)](2) [HL = pyridylthioazophenols], were characterized using physicochemical and spectroscopic tools. The solid-state structures of two complexes (1a and 2a) were established by X-ray crystallography. The geometry about the nickel ion of the complexes is octahedral and the complexes are dimeric in nature. In 1, two Ni(II) ions are bridged by two Cl- anions while in 2 they are bridged by two azide ions in a mu-1,1-bridging fashion. (C) 2008 Elsevier Ltd. All rights reserved.

Copper(II) complexes of tetradentate N2S2 donor sets: synthesis, crystal structure characterization and reactivity

Two mononuclear and one dinuclear copper(II) complexes, containing neutral tetradentate NSSN type ligands, of formulation [Cu-II(L-1)Cl]ClO4 (1), [Cu-II(L-2)Cl]ClO4 (2) and [Cu-2(II)(L-3)(2)Cl-2](ClO4)(2) (3) were synthesized and isolated in pure form [where L-1 = 1,2-bis(2-pyridylmethylthio)ethane, L-2 = 1,3-bis(2-pyridylmethylthio)propane and L-3 = 1,4-bis(2-pyridylmethylthio)butane]. All these green colored copper(II) complexes were characterized by physicochemical and spectroscopic methods. The dinuclear copper(II) complex 3 changed to a colorless dinuclear copper(I) species of formula [Cu-2(1)(L-3)(2)](ClO4)(2),0.5H(2)O (4) in dimethylformamide even in the presence of air at ambient temperature, while complexes I and 2 showed no change under similar conditions. The solid-state structures of complexes 1, 2 and 4 were established by X-ray crystallography. The geometry about the copper in complexes 1 and 2 is trigonal bipyramidal whereas the coordination environment about the copper(I) in dinuclear complex 4 is distorted tetrahedral. (C) 2008 Elsevier Ltd. All rights reserved.

Synthesis, structural characterization and electrochemical activity of oxidovanadium(IV/V) complexes of a diprotic ONS chelating ligand

The present work reports the chemistry of a few oxidovanadium(IV) and (V) complexes of the ONS chelating ligand S-benzyl-beta-N-(2-hydroxyphenylethylidine) dithiocarbazate (H2L). Major objective of this work is to arrive at some general conclusions about the influence of binding environment generated by the replacement of an O-donor center by a S-donor point in a ligand (of a similar arrangement of the other O- and N-donor points) on the redox behavior and on the structural features of comparable [VO(OEt)(ONS)] and [VO(OEt)(ONO)] complexes. Synthesis, characterization by various physicochemical techniques (UV-Vis, IR, EPR and elemental analysis), exploration of electrochemical activity of the oxidovanadium(V) complex [(VO)-O-V(OEt) L] (1), the mixed ligand complex [(VO)-O-V(N-O)L] (3) (where N-O is the mono anion of 8-hydroxyquinoline) and a binuclear complex [(VO)-O-V(OEt)L](2)(mu-4,4'-bipy) (2) are reported. Similar studies on of mixed ligand oxidovanadium(IV) complexes of the formula [(VO)-O-V(N-N)L] (4,5) (where N-N = 2,2'-bipy and o-phen) are also presented here. The [(VO)-O-V(OEt)L] complex is pentacoordinated and distorted square pyramidal, while the [V-IV(N-N)L] complexes are hexacoordinated and octahedral. Structural features of the complex 1 were compared with the corresponding aspects of the previously reported analogous complex [(VO)-O-V(OEt)(ONO)] (1').

Synthesis, X-ray crystal structures and properties of complex salts and sterically crowded heteroleptic complexes of group 10 metal ions with aromatic sulfonyl dithiocarbimates and triphenylphosphine ligand

Two new complex salts of the form (Bu4N)(2)[Ni(L)(2)] (1) and (Ph4P)(2)[Ni(L)(2)] (2) and four heteroleptic complexes cis-M(PPh3)(2)(L) [M = Ni(II) (3), Pd(II) (4), L = 4-CH3OC6H4SO2N=CS2] and cis-M(PPh3)(2)(L') [M = Pd(II) (5), Pt(II) (6), L' = C6H5SO2N=CS2] were prepared and characterized by elemental analyses, IR, H-1, C-13 and P-31 NMR and UV-Vis spectra, solution and solid phase conductivity measurements and X-ray crystallography. A minor product trans-Pd(PPh3)(2)(SH)(2), 4a was also obtained with the synthesis of 4. The NiS4 and MP2S2 core in the complex salts and heteroleptic complexes are in the distorted square-plane whereas in the trans complex, 4a the centrosymmetric PdS2P2 core is perforce square planar. X-ray crystallography revealed the proximity of the ortho phenyl proton of the PPh3 ligand to Pd(II) showing rare intramolecular C-H center dot center dot center dot Pd anagostic binding interactions in the palladium cis-5 and trans-4a complexes. The complex salts with sigma(rt) values similar to 10 (5) S cm (1) show semi-conductor behaviors. The palladium and platinum complexes show photoluminescence properties in solution at room temperature.

The synthesis of dicobalt and dinickel complexes of trimethylsilylethynyl-1, 2-dihydrofullerene; characterisation by n.m.r. and structure of the first acyclic metal fullerene derivative: molecular structure of [η2-{2-H-1-(Me3SiC ≡ C)-C60}Ni2(η-C5H5)2]

The synthesis and characterisation of the complexes [η2-{2-H-1-(Me3SiC ≡ C)-C60}Co2(CO)6] (2)} and [η-2-{2-H-1-(Me3SiC ≡ C)-C60}Ni2η-C5H5)2] (3)} is reported, together with a single-crystal molecular structure for (3). This provides the first structural data for an acyclic metal derivative of [60]-fullerene.

Monometallic salts derived from complex anions of group 10 metal ions with p-tolylsulfonyldithiocarbimate ligand: Synthesis, characterization and properties

New monometallic complex salts of the form X-2[M(L)(2)] [M = Ni2+, X = (CH3)(2)NH2+(1); M = Ni2+, X = (CH3)(4)N+ (2); M = Ni2+, X = (C2H5)(4)N+(3); M = Ni2+, X = (C3H7)(4)N+(4); M = Ni2+; X = (C6H13)(4)N+) (5); M = Pd2+,X = (CH3)(2)NH2+(6); M = Pd2+, X= (C2H5)(4)N+(7); M = Pd2+, X= (C3H7)(4)N+(8); M = Pd2+, X = (C6H13)(4)N+ (9); M = Pt2+, X = (CH3)(2)NH2+(10); L = p-tolylsulfonyldithiocarbimate (CH3C6H4SO2N=CS22 )] have been prepared and characterized by elemental analysis, IR, H-1 and C-13 NMR and UV-Vis spectroscopy; 1, 3, 4 and 5 by X-ray crystallography. In 1, 3, 4 and 5, the Ni atom is four coordinate with a square planar environment being bonded to four sulfur atoms from two bidentate ligands. All the salts are weakly conducting (sigma(rt) = 10 (7) to 10 (14) Scm (1)) because of the lack of significant S center dot center dot center dot S intermolecular interactions between complex anions [M(L)(2)](2) in the solid state however, they show behavior of semiconductors in the temperature range 353-453 K. All the Pd(II) and Pt(II) salts exhibited phtotolumeniscent emissions near visible region in solution at room temperature.