Metal-complex ionosilicas: Cationic mesoporus silica with Ni(II) and Cu(II) complexes in their framework

Metal-complex ionosilicas with cationic complexes into the mesoporous silica framework were prepared using anionic surfactants. The electrostatic interaction between the anionic surfactant and the cationic metal complexes incorporated in the silica framework allows for the fine tuning of the mesoporous structure. The gentle procedure of synthesis developed and mild ion-exchange extraction of the surfactant, allowed a cleaner route for the immobilization of homogeneous cationic catalysts in mesoporous silica, while protecting the structural and chemical integrity of the metal complexes.

Palladium(II) pincer complexes of α-amino acids: towards the synthesis of catalytically active artificial peptides

NCN palladium(II) complexes have been covalently attached to the N- and C-terminus of the dipeptide L-Phe-L-Va-OMe. Remarkably, the hydrolysis of the NCN-Pd(II) L-Val-OMe afforded the corresponding, palladated free amino acid without affecting the metal site. This deprotected amino acid could be coupled to any protein, enzyme or peptidic chain by simple peptide chemistry. This bioorganometallic systems were active as catalysts in the aldol reaction between methyl isocianate and benzaldehyde.

Enantioselective Synthesis of exo-4-Nitroprolinates from Nitro­alkenes and Azomethine Ylides Catalyzed by Chiral Phosphor­amidite·Silver(I) or Copper(II) Complexes

Chiral complexes formed by privileged phosphoramidites derived from chiral binol and optically pure Davies’ amines, and copper(II) triflate, silver(I) triflate or silver(I) benzoate are excellent catalysts for the general 1,3-dipolar cycloaddition between nitroalkenes and azomethine ylides generated from α-amino acid derived imino esters. These three methods can be conducted at room temperature to afford the exo-cycloadducts (4,5-trans-2,5-cis-4-nitroprolinates) with high diastereoselectivity and high enantioselectivity. In general, the three procedures are complementary but silver catalysts are more versatile and less sensitive to sterically congested starting materials.

CeO2-promoted Ni/activated carbon catalysts for the water–gas shift (WGS) reaction

The low temperature water–gas shift (WGS) reaction has been studied over carbon-supported nickel catalysts promoted by ceria. To this end, cerium oxide has been dispersed (at different loadings: 10, 20, 30 and 40 wt.%) on the activated carbon surface with the aim of obtaining small ceria particles and a highly available surface area. Furthermore, carbon- and ceria-supported nickel catalysts have also been studied as references. A combination of N2 adsorption analysis, powder X-ray diffraction, temperature-programmed reduction with H2, X-ray photoelectron spectroscopy and TEM analysis were used to characterize the Ni–CeO2 interactions and the CeO2 dispersion over the activated carbon support. Catalysts were tested in the low temperature WGS reaction with two different feed gas mixtures: the idealized one (with only CO and H2O) and a slightly harder one (with CO, CO2, H2, and H2O). The obtained results show that there is a clear effect of the ceria loading on the catalytic activity. In both cases, catalysts with 20 and 10 wt.% CeO2 were the most active materials at low temperature. On the other hand, Ni/C shows a lower activity, this assessing the determinant role of ceria in this reaction. Methane, a product of side reactions, was observed in very low amounts, when CO2 and H2 were included in the WGS feed. Nevertheless, our data indicate that the methanation process is mainly due to CO2, and no CO consumption via methanation takes place at the relevant WGS temperatures. Finally, a stability test was carried out, obtaining CO conversions greater than 40% after 150 h of reaction.

Structured carbons as supports for hydrogenation hybrid catalysts prepared by the immobilization of a Rh diamine complex

A CNF-monolith sample (carbon nanofibres grown on a ceramic monolith), and a granular carbon xerogel have been used as supports for hybrid catalysts where the active species is an Rh diamine complex. The advantages of these supports are their open porous structure and their morphology, which make catalyst handling easier and avoid difficult separation processes. The obtained catalysts are noticeably more active than the homogeneous Rh complex and are stable against leaching. At first use, partial reduction of the Rh complex takes place and nanometer-sized Rh particles develop, which increases the catalyst activity. Despite the open porous structure, mass transport limitations are present, especially in the case of the carbon xerogel based catalyst. Differences in internal mass transfer limitations are essentially due to the different diffusional path lengths.

Carbon nanotube-supported Ni–CeO2 catalysts. Effect of the support on the catalytic performance in the low-temperature WGS reaction

The low temperature water-gas shift (WGS) reaction has been studied over two commercial multiwall carbon nanotubes-supported nickel catalysts promoted by ceria. For comparison purposes, activated carbon-supported catalysts have also been studied. The catalytic performance and the characterization by N2 adsorption analysis, powder X-ray diffraction (XRD), temperature-programmed reduction with H2 (TPR-H2), X-ray photoelectron spectroscopy (XPS) and transmission electron microscopy (TEM) analysis showed that the surface chemistry has an important effect on the dispersion of ceria. As a result, ceria was successfully dispersed over the carbon nanotubes (CNTs) with less graphitic character, and the catalyst afforded better activity in WGS than the catalyst prepared over massive ceria. Moreover, a 20 wt.% CeO2 loading over this support was more active than the analogous catalyst with a 40 wt.% loading. The ceria nanoparticles were smaller when the support was previously oxidized, however this resulted in a decrease of the activity.

New hybrid materials based on the grafting of Pd(II)-amino complexes on the graphitic surface of AC: preparation, structures and catalytic properties

A novel procedure for the preparation of solid Pd(II)-based catalysts consisting of the anchorage of designed Pd(II)-complexes on an activated carbon (AC) surface is reported. Two molecules of the Ar–S–F type (where Ar is a plane-pyrimidine moiety, F a Pd(II)-ligand and S an aliphatic linker) differing in F, were grafted on AC by π–π stacking of the Ar moiety and the graphene planes of the AC, thus favouring the retaining of the metal-complexing ability of F. Adsorption of Pd(II) by the AC/Ar–S–F hybrids occurs via Pd(II)-complexation by F. After deep characterization, the catalytic activities of the AC/Ar–S–F/Pd(II) hybrids on the hydrogenation of 1-octene in methanol as a catalytic test were evaluated. 100% conversion to n-octane at T = 323.1 K and P = 15 bar, was obtained with both catalysts and most of Pd(II) was reduced to Pd(0) nanoparticles, which remained on the AC surface. Reusing the catalysts in three additional cycles reveals that the catalyst bearing the F ligand with a larger Pd-complexing ability showed no loss of activity (100% conversion to n-octane) which is assigned to its larger structural stability. The catalyst with the weaker F ligand underwent a progressive loss of activity (from 100% to 79% in four cycles), due to the constant aggregation of the Pd(0) nanoparticles. Milder conditions, T = 303.1 K and P = 1.5 bar, prevent the aggregation of the Pd(0) nanoparticles in this catalyst allowing the retention of the high catalytic efficiency (100% conversion) in four reaction cycles.

The syntheses and characterization of nickel complexes; investigation of Ni(dppp)2 and [NiX(dppp)n]x, potentially catalytically active nickel(0)/(I) species for cross-coupling reactions

This thesis describes an investigation in which we compare Ni(0), Ni(I) and Ni(II) complexes containing 1,3-bis(diphenylphosphino)propane (dppp) as a phosphine ligand for their abilities to effect three types of cross-coupling reactions: Buchwald-Hartwig Amination, Heck-Mizoroki, and Suzuki-Miyaura cross-coupling reactions with different types of substrates. The Ni(0) complex Ni(dppp)2 is known and we have synthesized it via a new procedure involving zinc reduction of the known NiCl2(dppp) in the presence of an excess of dppp. The Ni(0) complex was characterized by NMR spectroscopy and X-ray crystallography. Since Ni(I) complexes of dppp seem unknown, we have synthesized what at this stage appear to be NiXdpppn/[NiX(dppp)n]x (X = Cl, Br, I; n = 1,2, x = 1, 2) by comproportionation of molar equivalents of Ni(dppp)2 and NiX2dppp, X= Cl, Br, I.

Réaction d’amination intramoléculaire de liens C-H à partir de N-mésyloxycarbamates catalysée par des complexes de rhodium et d’autres métaux de transition : s ynthèse verte d’oxazolidinones

La réaction d’amination de liens C-H, impliquant la transformation directe d’un lien C-H en lien C-N constitue une approche synthétique d’avenir pour la préparation de composés azotés. L’application de cette stratégie de manière intramoléculaire apparaît comme une approche puissante pour la synthèse de composés hétérocycliques. En particulier, les oxazolidinones, carbamates cycliques à cinq chaînons, constituant une nouvelle classe d’antibiotiques très prometteuse, pourraient être synthétisées par cette méthode. Il y a moins d’une dizaine d’années, notre groupe de recherche a travaillé sur le développement de méthodologies utilisant des espèces nitrènes métalliques pour l’amination intra et intermoléculaire. Les N-tosyloxycarbamates, en présence d’une base et d’un catalyseur dimère de rhodium (II) tétracarboxylate sont les précurseurs de ces espèces nitrènes métalliques, capables de faire l’insertion de liens C(sp3)-H. Dans ces travaux de thèse, nous avons travaillé sur le développement d’une méthode plus « verte » d’amination intramoléculaire. Les N-mésyloxycarbamates, plus légers que leurs homologues N-tosyloxycarbamates, ont été identifiés comme d’excellents précurseurs de nitrènes. La méthodologie développée ne nécessite que 3 mol % de dimère de rhodium Rh2(tpa)4 et de 1,5 équivalents de solution aqueuse saturée de K2CO3, le tout dans l’acétate d’éthyle et donne de bons rendements de cyclisation. Une étude de l’étendue réactionnelle a été effectuée, montrant la tolérance et les limitations de notre système catalytique : les hétéroatomes ne posent pas de problèmes hormis l’atome d’azote, qui doit être protégé afin de garantir la transformation. En outre, nous avons constaté que les liens C-H aliphatiques secondaires sont moins réactifs que les liens tertiaires. Après avoir tenté de développer des conditions réactionnelles spécifiques aux liens C-H non activés, nous avons montré la possibilité d’aminer des liens C-H propargyliques de manière chimiosélective ; la triple liaison C-C peut ensuite être dérivatisée efficacement, donnant accès à la formule saturée correspondante ainsi qu’à d’autres motifs. Dans un désir de substituer les complexes de rhodium par d’autres complexes de métaux plus abondants et moins dispendieux, nous nous sommes tournés, dans un premier temps, vers les complexes de fer et par la suite, vers les pinceurs de nickel. Les phtalocyanines de fer ont été identifiées comme étant de bons catalyseurs de l’amination intramoléculaire de N-mésyloxycarbamates. Le chlorure de phtalocyanine de fer (III), en présence d’un sel de AgBF4 et de K2CO3, dans le 1,1,2,2-tétrachloroéthane anhydre, permet l’obtention de la 4-phenyloxazolidin-2-one avec 63% de rendement. En outre, il est possible d’atteindre un rendement de 49% à partir du même substrat N-mésyloxycarbamate, par catalyse avec un pinceur de nickel de type POCN, en présence d’un sel de mésylate. Des indices sur le mécanisme des ces deux transformations ont pu être recueillis lors de la courte étude de ces systèmes.

Réaction d’amination intramoléculaire de liens C-H à partir de N-mésyloxycarbamates catalysée par des complexes de rhodium et d’autres métaux de transition : s ynthèse verte d’oxazolidinones

La réaction d’amination de liens C-H, impliquant la transformation directe d’un lien C-H en lien C-N constitue une approche synthétique d’avenir pour la préparation de composés azotés. L’application de cette stratégie de manière intramoléculaire apparaît comme une approche puissante pour la synthèse de composés hétérocycliques. En particulier, les oxazolidinones, carbamates cycliques à cinq chaînons, constituant une nouvelle classe d’antibiotiques très prometteuse, pourraient être synthétisées par cette méthode. Il y a moins d’une dizaine d’années, notre groupe de recherche a travaillé sur le développement de méthodologies utilisant des espèces nitrènes métalliques pour l’amination intra et intermoléculaire. Les N-tosyloxycarbamates, en présence d’une base et d’un catalyseur dimère de rhodium (II) tétracarboxylate sont les précurseurs de ces espèces nitrènes métalliques, capables de faire l’insertion de liens C(sp3)-H. Dans ces travaux de thèse, nous avons travaillé sur le développement d’une méthode plus « verte » d’amination intramoléculaire. Les N-mésyloxycarbamates, plus légers que leurs homologues N-tosyloxycarbamates, ont été identifiés comme d’excellents précurseurs de nitrènes. La méthodologie développée ne nécessite que 3 mol % de dimère de rhodium Rh2(tpa)4 et de 1,5 équivalents de solution aqueuse saturée de K2CO3, le tout dans l’acétate d’éthyle et donne de bons rendements de cyclisation. Une étude de l’étendue réactionnelle a été effectuée, montrant la tolérance et les limitations de notre système catalytique : les hétéroatomes ne posent pas de problèmes hormis l’atome d’azote, qui doit être protégé afin de garantir la transformation. En outre, nous avons constaté que les liens C-H aliphatiques secondaires sont moins réactifs que les liens tertiaires. Après avoir tenté de développer des conditions réactionnelles spécifiques aux liens C-H non activés, nous avons montré la possibilité d’aminer des liens C-H propargyliques de manière chimiosélective ; la triple liaison C-C peut ensuite être dérivatisée efficacement, donnant accès à la formule saturée correspondante ainsi qu’à d’autres motifs. Dans un désir de substituer les complexes de rhodium par d’autres complexes de métaux plus abondants et moins dispendieux, nous nous sommes tournés, dans un premier temps, vers les complexes de fer et par la suite, vers les pinceurs de nickel. Les phtalocyanines de fer ont été identifiées comme étant de bons catalyseurs de l’amination intramoléculaire de N-mésyloxycarbamates. Le chlorure de phtalocyanine de fer (III), en présence d’un sel de AgBF4 et de K2CO3, dans le 1,1,2,2-tétrachloroéthane anhydre, permet l’obtention de la 4-phenyloxazolidin-2-one avec 63% de rendement. En outre, il est possible d’atteindre un rendement de 49% à partir du même substrat N-mésyloxycarbamate, par catalyse avec un pinceur de nickel de type POCN, en présence d’un sel de mésylate. Des indices sur le mécanisme des ces deux transformations ont pu être recueillis lors de la courte étude de ces systèmes.

(Table 2B) Geochemistry of Ariadne II sediments corrected for dilution by salt from pore waters and are carbonate free in the eastern South Pacific

Sediment depth is given in mbsf.