Crowded Diphosphinomethane Ligands in Catalysis: [(R2PCH2PR′2-κ2P)-NiR″]+ Cations for Ethylene Polymerization without Activators

The preparation of a series of nickel dichloride complexes with bulky diphosphinomethane chelate ligands R2PCH2PR′2 is reported. Reaction with the appropriate Grignard reagent leads to the corresponding dimethyl and dibenzyl complexes. Cationic monomethyl and mono-η3-benzyl complexes are generated from these dialkyl complexes by protonation with [H(OEt2)2]+[B(3,5-(CF3)2C6H3)4]−, while the complex [(dtbpm κ2P)Ni(η3-CH(CH2Ph)Ph]+[B(3,5-(CF3)2C6H3)4]−is obtained from protonation of the Ni(0) olefin complex (dtbpm-κ2P)N(η2-trans-stilbene). Crystal structures of examples of dichlorides, dimethyl, dibenzyl, cationic methyl, and cationic η3-benzyl complexes are reported. Solutions of the cations polymerize ethylene under mild conditions and without the necessity of an activating agent, to form polyethylene having high molecular weights and low degrees of chain branching. In comparison to the Ni methyl cations, the η3-benzyl cation complexes are more stable and somewhat less active but still very efficient in C2H4 polymerization. The effect on the resulting polyethylene of varying the substituents R, R′ on the phosphine ligand has been examined, and a clear trend for longer chain PE with less branching in the presence of more bulky substituents on the diphosphine has been found. Density functional calculations have been used to examine the rapid suprafacial η3 to η3 haptotropic shift processes of the[(R2PCH2PR′2)Ni] fragment and the η3−η1 change of the coordination mode of the benzyl group required for polymerization in those cations.

Di-mu-chloro-bis({2-[(2-hydroxyethyl)iminomethyl]phenolato-kappa N-3,O,O '} nickel(II)) methanol solvate

The title compound, [Ni2Cl2(C9H10NO2)(2)]center dot CH3OH, is a dinuclear unit built up by two nickel(II) complexes, bridged by two Cl atoms. The coordination geometry around each Ni-II atom can be considered as distorted square-pyramidal, with the tridendate chelate Schiff base ligands coordinating in a trans conformation through their imine N atom and phenoxy and alkoxy O atoms.

POCN-type Pincer Complexes of NiII and NiIII : synthesis, reactivities, catalytic activities and physical properties

Cette thèse décrit la synthèse, la caractérisation, les réactivités, et les propriétés physiques de complexes divalents et trivalents de Ni formés à partir de nouveaux ligands «pincer» de type POCN. Les ligands POCN de type amine sont préparés d’une façon simple et efficace via l’amination réductrice de 3-hydroxybenzaldéhyde avec NaBH4 et plusieurs amines, suivie par la phosphination de l’amino alcool résultant pour installer la fonction phosphinite (OPR2); le ligand POCN de type imine 1,3-(i-Pr)2PC6H4C(H)=N(CH2Ph) est préparé de façon similaire en faisant usage de PhCH2NH2 en l’absence de NaBH4. La réaction de ces ligands «pincer» de type POCN avec NiBr2(CH3CN)x en présence d’une base résulte en un bon rendement de la cyclométalation du lien C-H situé en ortho aux fonctions amine et phosphinite. Il fut découvert que la base est essentielle pour la propreté et le haut rendement de la formation des complexes «pincer» désirés. Nous avons préparé des complexes «pincer» plan- carrés de type POCN, (POCNRR΄)NiBr, possédant des fonctions amines secondaires et tertiaires qui démontrent des réactivités différentes selon les substituants R et R΄. Par exemple, les complexes possédant des fonctions amines tertiaires ArCH2NR2 (NR2= NMe2, NEt2, and morpholinyl) démontrent des propriétés rédox intéressantes et pourraient être convertis en leurs analogues trivalents (POCNR2)NiBr2 lorsque réagis avec Br2 ou N-bromosuccinimide (NBS). Les complexes trivalents paramagnétiques à 17 électrons adoptent une géométrie de type plan-carré déformée, les atomes de Br occupant les positions axiale et équatoriale. Les analyses «DSC» et «TGA» des ces composés ont démontré qu’ils sont thermiquement stables jusqu’à ~170 °C; tandis que la spectroscopie d’absorption en solution a démontré qu’ils se décomposent thermiquement à beaucoup plus basse température pour regénérer les complexes divalents ne possédant qu’un seul Br; l’encombrement stérique des substitutants amines accélère cette route de décomposition de façon significative. Les analogues NMe2 et N(morpholinyl) de ces espèces de NiIII sont actifs pour catalyser la réaction d’addition de Kharasch, de CX4 à des oléfines telles que le styrène, tandis qu’il fut découvert que l’analogue le moins thermiquement stable (POCNEt2)Ni est complètement inerte pour catalyser cette réaction. Les complexes (POCNRH)NiBr possédant des fonctions amines secondaires permettent l’accès à des fonctions amines substituées de façon non symétrique via leur réaction avec des halogénures d’alkyle. Un autre avantage important de ces complexes réside dans la possibilité de déprotonation pour préparer des complexes POCN de type amide. De telles tentatives pour déprotoner les fonctions NRH nous ont permis de préparer des espèces dimériques possédant des ligands amides pontants. La nature dimérique des ces complexes [P,C,N,N-(2,6-(i-Pr)2PC6H3CH2NR)Ni]2 (R= PhCH2 et Ph) fut établie par des études de diffraction des rayons-X qui ont démontré différentes géométries pour les cœurs Ni2N2 selon le substituant N : l’analogue (PhCH2)N possède une orientation syn des substitutants benzyles et un arrangement ressemblant à celui du cyclobutane du Ni et des atomes d’azote, tandis que l’analogue PhN adopte un arrangement de type diamant quasi-planaire des atomes du Ni et des atomes d’azote et une orientation anti des substituants phényles. Les espèces dimériques ne se dissocient pas en présence d’alcools, mais elles promouvoient l’alcoolyse catalytique de l’acrylonitrile. De façon intéressante, les rendements de ces réactions sont plus élevés avec les alcools possédant des fonctions O-H plus acides, avec un nombre de «turnover» catalytique pouvant atteindre 2000 dans le cas de m-cresol. Nous croyons que ces réactions d’alcoolyse procèdent par activation hétérolytique de l’alcool par l’espèce dimérique via des liaisons hydrogènes avec une ou deux des fonctions amides du dimère. Les espèces dimériques de Ni (II) s’oxydent facilement électrochimiquement et par reaction avec NBS ou Br2. De façon surprenante, l’oxydation chimique mène à l’isolation de nouveaux produits monomériques dans lesquels le centre métallique et le ligand sont oxydés. Le mécanisme d’oxydation fut aussi investigué par RMN, «UV-vis-NIR», «DFT» et spectroélectrochimie.

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.

Transition Metal Complexes of Schiff Bases with Azide and Thiocyanate as Coligands:Spectral and Structural Investigations

Metallo-organic chemistry,incorporating the frontiers of both inorganic and organic chemical aspects,is a topic of utility concern.The first exploration of coordinated metal complexes dates back to the ninettenth century,during the days of Alfred Werner.Thereafter,inorganic chemistry witnessed a great outflow of coordination compounds,with unique structural characteristics and diverse applicatons.The diversity in structures exhibited by the coordination complexes of multidentate ligands have led to their usage as sensors,models for enzyme mimetic centers,medicines etc.The liganda chosen are of prime importance in determining the properties of coordination compounds.Schiff bases are compounds obtained by the condensation of an aidehyde or ketone with an amine.The chemical properties of Schiff bases and their complexes are widely explored in recent years owing to their pharmacological activity,their catalytic activities and so on.On the other hand pseudohalides like azide and thiocyanate are versatile candidates for the construction of dimeric or polymeric complexes having excellent properties and diverse applications.So a combination of the Schiff bases and the pseudohalogens for the synthesis of metal complexes can bring about interesting results.An attempt into this area is the besis of this Ph.D theis.

Structural Characterization and Non-linear Optical Properties of Metal Complexes of Some Donor-Acceptor Substituted N-salicylidene-N' -aroylhydrazine Ligands

The present work deals with the complexation of Schiff bases of aroylhydrazines with various transition metal ions. The hydrazone systems selected for study have long 7I:-delocalized chain in the ligand molecule itself, which get intensified due to metal-to-ligand or ligand-to-metal charge transfer excitations upon coordination. Complexation with metal ions like copper, nickel, cobalt, manganese, iron, zinc and cadmium are tried. Various spectral techniques are employed for characterization. The structures of some complexes have been well established by single crystal X-ray diffraction studies. The nonIinaer optical studies of the ligands and complexes synthesized have been studied by hyper-Rayleigh scattering technique.The work is presented in seven chapters and the last one deals with summary and conclusion. One of the hydrazone system selected for study proved that it could give rise to polymeric metal complexes. Some of the copper, nickel, zinc and cadmium complexes showed non-linear optical activity. The NLO studies of manganese and iron showed negative result, may be due to the inversion centre of symmetry within the molecular lattice.

Spectral and Structural Studies of Transition Metal Complexes of Thiosemicarbazones Containing Ring Incorporated at N(4)-position

The thesis is an introduction to evaluate the coordination behaviour of a few compounds of our interest. The crucial aim of these investigations was to synthesize and characterize some transition metal complexes using the ligands benzaldehyde, 2-hydroxybenzaldehyde and 4-methoxybenzaldehyde N(4)-ring incorporated thiosemicarbazones.The study involves a brief foreword of the metal complexes of thiosemicarbazones including their bonding, stereochemistry and biological activities.The different analytical and spectroscopic techniques used for the analysis of the ligands and their complexes are discussed.It also deals with the synthesis and spectral characterization of the thiosemicarbazones and single crystal X-ray diffraction study of one of them.Chapter 3 describes the synthesis, spectral characterization, single crystal X-ray diffraction studies of copper(ll) complexes with ONS/NS donor thiosemicarbazones. Chapter 4 deals with the synthesis, spectral characterization and single crystal X-ray diffraction studies of nickel(II) complexes. Chapter 5 contains the synthesis, structural and spectral characterization of the cobalt(III) complexes. Chapters 6 and 7 include the synthesis, structural and spectral characterization of zinc(II) and cadmium(ll) complexes with ONS/NS donor thiosemicarbazones.

Macrocicles nitrogenats contenint unitats de ferrocè i llurs complexos de Pal·ladi(0). Estudi estructural i aplicacions en catàlisi

La present tesi doctoral s'ha basat en la caracterització estructural i en l'estudi de les propietats catalítiques de nous complexos de pal·ladi(0) amb lligands olefínics contenint unitats de ferrocè. En una primera fase s'ha desenvolupat la síntesi d'estructures de tipus (E, E, E)-1,6,11-trisarilsulfonil-1,6,11-triazaciclopentadeca-3,8,13-triè contenint des d'una fins a tres unitats de ferrocè i s'ha estudiat la seva complexació amb pal·ladi(0). Mitjançant estudis electroquímics s'ha avaluat la seva possible aplicació en el reconeixement molecular electroquímic. Encara que aquest tipus d'estructures no han resultat vàlides per aquest tipus de processos de reconeixement, l'estudi electroquímic ha permès determinar que la presència del grup ferrocenil influeix en les propietats redox del metall complexat. S'ha descrit també l'obtenció de macrocicles pentaolefínics anàlegs de 25 membres contenint unitats de ferrocè i s'ha estudiat paral·lelament la seva complexació amb pal·ladi(0).En una segona part del treball s'han avaluat les propietats catalítiques del complex (E, E, E)-6,11-bis[(p-metilfenil)sulfonil]-1-ferrocenilsulfonil-1,6,11-triazaciclopentadeca-3,8,13-trièpal·ladi(0), en reaccions clàssicament catalitzades per pal·ladi tals com l'acoblament creuat de Suzuki o la reacció de Heck, i s'ha pogut determinar que és un catalitzador actiu en aquest tipus de reaccions, essent a més possible, la seva recuperació i reutilització. En el cas concret de la reacció de Heck s'han emprat sals de diazoni com a agents arilants i cal destacar que s'ha descrit el primer sistema catalític recuperable i reutilitzable per aquest tipus de reaccions. Mitjançant espectrometria de masses amb ionització per electrospray ha estat possible determinar el rol mecanístic del nostre complex de pal·ladi en la reacció de Heck amb sals de diazoni.Finalment, en una tercera part estructural del treball s'ha estudiat el comportament espectroscòpic dels complexos de pal·ladi(0) anteriorment mencionats, contenint des de tres unitats aríliques iguals fins a tres unitats aríliques diferents. Mitjançant RMN i difracció de raigs-X s'ha determinat que la complexitat estereoquímica dels complexos deriva dels isòmers que es poden formar mitjançant complexació del metall amb cada una de les cares dels tres dobles enllaços continguts a l'estructura.

Complexes of NiX2 (X=Cl− and NO3−) with a NNO donor Schiff base: anion dependent structural variations and spectroscopic behaviour

Two new nickel(11) complexes, [NiLL'(H2O)(2)Cl] (1) and [{NiLL'(H2O)](2)(mu-H)]NO3·H2O(2), have been synthesized using a tridentate Schiff base ligand, HL, 2-[(2-dimethylamino-ethylimino)-methyl]-phenol, along with Cl- or NO3(-) as an anionic co-ligand or counter anion (where L'H = salicylaldehyde). Both complexes have been characterized by X-ray crystallography. The structural analyses reveal that complex 1 is mononuclear whereas 2 is a hydrogen-bridged dinuclear complex. The Ni(II) ions possess a distorted octahedral geometry in both structures. Both complexes show negative solvatochromic behaviour with increasing donor number (DN) of the solvent. In more coordinating solvents, like DMSO or methanol, the colour of the solutions is green, whereas in less coordinating solvents, like dichloromethane (DCM) or acetonitrile, it is red.

Formation of out of plane oxime metallacycles in [Cu(2)] and [Cu(4)] complexes

The reaction Of Cu(ClO(4))(2)center dot 6H(2)O with dimethylglyoxime (H(2)dmg) in a 1:1 mole ratio in aqueous methanol at room temperature affords the dinuclear complex [Cu(2)(mu-Hdmg)(4)] (1). Reaction of 1 with [Cu(bpy)(H(2)O)(2)](ClO(4))(2) (bpy = 2,2`-bipyridine) in a 1:1 mole ratio in aqueous methanol at room temperature yields the tetranuclear complex [Cu(2)(mu-HdMg)(2)(mu-dMg)(2)(bpy)(2)(H(2)O)(2)](ClO(4))(2) (2). The direct reaction of Cu(ClO(4))(2)center dot 6H(2)O with H(2)dmg and bpy in a 2:21 mole ratio in aqueous methanol at room temperature also yields 2 quantitatively. The complexes 1 and 2 were structurally characterized by X-ray crystallography. Unlike the binding in Ni/Co-dmg, two different types of N-O bridging modes during the oxime based metallacycle formation and stacking of square planar units have been identified in these complexes. The neutral dinuclear complex 1 has CuN(4)O coordination spheres and complex 2 consists of a dicationic [Cu(2)(mu-HdMg)(2)(mu-dMg)(2)(bpy)(2)(H(2)O)(2)](2+) unit and two uncoordinated ClO(4)(-) anions having CuN(4)O and CuN(2)O(3) coordination spheres. The two copper(II) ions are at a distance of 3.846(8) angstrom in 1 for the trans out of plane link and at 3.419(10) and 3.684(10) angstrom in 2 for the trans out of plane and cis in plane arrangements, respectively. The average Cu-N(oxime) distances are 1.953 and 1.935 angstrom, respectively. The average basal and apical Cu-N(oxime) distances are 1.945, 2.295 and 2.429 angstrom. The UV-Vis spectra of 2 is similar to the spectrum of the reaction mixture of 1 and [Cu(bpy)(H(2)O)(2)](2+). Variable temperature magnetic properties measurement shows that the interaction between the paramagnetic copper centers in complex I is antiferromagnetic in nature. The EPR spectra of frozen solution of the complexes at 77 K consist of axially symmetric fine-structure transitions (Delta M(S) = 1) and half-field signals (Delta M(S) = 2) at ca. 1600 G, suggesting the presence of appreciable Cu-Cu interactions. (C) 2009 Elsevier Ltd. All rights reserved.

Thermal analysis of coordination compounds. Part 3. Thermal decomposition of platinum complexes containing triphenylphosphine, triphenylarsine and triphenylstibine

Studies by thermogravimetric analysis (TG) and differential thermal analysis (DTA) of the complexes [PtCl2L2] (L is PPh3, AsPh3, SbPh3), [PtLn] (n = 3, L is SbPh3; n = 4, L is PPh3, AsPh3); [(PtL3)2N2]; [(PtL3)2C2] and [Pt(CO)2L2] (L is SbPh3) are described. Analysis of the TG and DTA curves showed that Pt(II) complexes of the type [PtCl2L2] have a higher thermal stability than the corresponding Pt(0) complexes of the type [PtLn], with the exception of [Pt(SbPh3)3], which is more stable than [PtCl2(SbPh3)2]. Thermal stabilities of each of the complexes are compared with those of the others in the series. Mechanisms of thermal decomposition of complexes of the types [PtCl2L2] and [PtLn] are proposed. Residues of the samples were characterized by chemical tests and IR spectroscopy. The residue from the thermal decomposition of [PtCl2L2] (L is PPh3, AsPh3) and [Pt(PPh3)4] is metallic platinum. For [Pt(AsPh3)4] the residue is a mixture of Pt and As, whereas for the complexes containing SbPh3 the residues are mixtures of Pt and Sb. In these cases, the proportional contents of Pt and As or Pt and Sb correspond to the stoichiometry of these elements in the respective complexes. The complexes {[Pt(SbPh3)3]2N2}, {[Pt(SbPh3)3]2C2} lose N2 or the ethynediyl group at 130-150°C and are transformed into [Pt(SbPh3)3]. © 1995.

Direct Access to Oxidation-Resistant Nickel Catalysts through an Organometallic Precursor

The synthesis of nickel catalysts for industrial applications is relatively simple; however, nickel oxidation is usually difficult to avoid, which makes it challenging to optimize catalytic activities, metal loadings, and high-temperature activation steps. A robust, oxidation-resistant and very active nickel catalyst was prepared by controlled decomposition of the organometallic precursor [bis(1,5-cyclooctadiene)nickel(0)], Ni(COD)(2), over silica-coated magnetite (Fe3O4@SiO2). The sample is mostly Ni(0), and surface oxidized species formed after exposure to air are easily reduced in situ during hydrogenation of cyclohexene under mild conditions recovering the initial activity. This unique behavior may benefit several other reactions that are likely to proceed via Ni heterogeneous catalysis.

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.

Facile dearomatisation of porphyrins using palladium-catalysed hydrazination: the 5,15-diiminoporphodimethenes and their redox products

The synthesis, electronic absorption and 1H NMR spectra of a suite of novel porphyrinoids derived from meso-bromoporphyrins by palladium-catalysed aminations using ethyl and tert-butylcarbazates are reported. Instead of the expected carbazate-substituted porphyrins, a facile oxidative dearomatisation of the porphyrin ring occurs in high yield, especially for the nickel(II) complexes, resulting in high yields of 5,15-diiminoporphodimethenes (DIPDs). The analogous zinc(II) and free base DIPDs were also characterised, the former by X-ray crystallography. The oxidation and reduction reactions of DIPDs and their precursor carbazate porphyrins were studied. Density Functional Theory (DFT) was used to calculate the optimised geometries and frontier molecular orbitals of DIPD Ni8c and bis(azocarboxylate) 19c, and Time Dependent DFT calculations allowed the prediction of electronic absorption spectra, whose characteristics corresponded well with those of the observed solution spectra. In the latter case, the calculated low-energy absorptions were unlike those of a typical porphyrin, due to the near-degeneracy of the highest filled frontier orbitals, and the wide energy separation between the unfilled orbitals. This feature was present in the observed spectrum.