Coordination of phosphido-boratabenzene ligands to transition metals

Environ 90% des composés produits industriellement sont fabriqués à l’aide de catalyseurs. C’est pourquoi la conception de catalyseurs toujours plus performants pour améliorer les procédés industriels actuels est toujours d’intérêt. De la grande variété de complexes avec des métaux de transition rapportés jusqu’à présent, les complexes zwitterioniques attirent notre attention par leurs activités catalytiques souvent supérieures aux complexes cationiques normaux. Un complexe métallique zwitterionique est un fragment métal-ligand neutre où la charge positive est située sur le centre métallique et où la charge négative est délocalisée sur un des ligands liés au métal. Nous proposons la synthèse de ligands anioniques phosphine comportant des groupements borates et boratabenzènes. Cette dernière espèce est un cycle à 6 membres où l’un des atomes de carbone est remplacé par un atome de bore et qui est négativement chargé. La capacité de ces phosphines anioniques à se lier à un centre métallique à l’aide de la paire libre du phosphore est due à la nature du lien P-B qui défavorise l’interaction entre la paire libre du phosphore et l’orbitale p vide du bore. Les propriétés de di-tert-butylphosphido-boratabenzène (DTBB) comme ligand phosphine anionique hautement donneur et encombré ainsi que la découverte de ses modes de coordination inhabituels pour stabiliser les métaux de transition insaturés ont été étudiés au cours de ce travail. De nouvelles perspectives sur les modes de coordination de phosphido-boratabenzène et la force de l’interaction du lien P-B seront discutées ainsi que les applications catalytiques. Nous avons d’abord étudié la coordination η1 avec des complexes de fer, ce qui nous a fourni des données quantitatives précieuses sur la capacité du DTBB d’agir comme ligand très donneur par rapport aux autres ligands donneurs bien connus. La capacité du DTBB à changer de mode de coordination pour soutenir les besoins électroniques du métal a été démontrée par la découverte d’une nouvelle espèce ferrocenyl phosphido-boratabenzène et sa nucléophilie a été étudiée. Au meilleur de notre connaissance, aucun exemple d’un ligand boratabenzène coordonné aux métaux du groupe 11 n’existe dans la littérature. Voilà pourquoi nous avons décidé d’explorer les modes de coordination du ligand DTBB avec Cu(I), Ag(I) et Au(I). A notre grande surprise, le ligand DTBB est capable de stabiliser les métaux du groupe 11 aux états d’oxydation faibles par une liaison MP qui est une coordination du type η1, un mode de coordination guère observé pour les ligands boratabenzène. Pendant nos travaux, notre attention s’est tournée vers la synthèse d’un complexe de rhodium(I) afin de tester son utilité en catalyse. A notre grande satisfaction, le complexe Rh-DTBB agit comme un précatalyseur pour l’hydrogénation des alcènes et alcynes à la température ambiante et à pression atmosphérique et son activité est comparable à celle du catalyseur de Wilkinson. Dans un désir d’élargir les applications de notre recherche, notre attention se tourna vers l’utilisation des composés du bore autres que le boratabenzène. Nous avons décidé de synthétiser une nouvelle espèce phosphido-borate encombrée. Lorsqu’elle réagit avec des métaux, l’espèce phosphido-borate subit un clivage de la liaison P-B. Toutefois, cette observation met en évidence la singularité et les avantages de la stabilité de la liaison P-B lors de l’utilisation du fragment boratabenzène. Ces observations enrichissent notre compréhension des conditions dans lesquelles la liaison P-B du ligand DTBB peut être clivée. Ces travaux ont mené à la découverte d’un nouveau ligand ansa-boratabenzène avec une chimie de coordination prometteuse.

The development of dynamic CFD model of the magnetic semi-levitation of liquid metals

In the casting of reactive metals, such as titanium alloys, contamination can be prevented if there is no contact between the hot liquid metal and solid crucible. This can be achieved by containing the liquid metal by means of high frequency AC magnetic field. A water cooled current-carrying coil, surrounding the metal can then provide the required Lorentz forces, and at the same time the current induced in the metal can provide the heating required to melt it. This ‘attractive’ processing solution has however many problems, the most serious being that of the control and containment of the liquid metal envelope, which requires a balance of the gravity and induced inertia forces on the one side, and the containing Lorentz and surface tension forces on the other. To model this process requires a fully coupled dyna ic solution of the flow fields, magnetic field and heat transfer/melding process to account for. A simplified solution has been published previously providing quasi-static solutions only, by taking the irrotational ‘magnetic pressure’ term of the Lorentz force into account. The authors remedy this deficiency by modelling the full problem using CFD techniques. The salient features of these techniques are included in this paper, as space allows.

A three dimensional finite volume approach to the thermo-mechanical modelling of the shape casting of metals

This paper presents a three dimensional, thermos-mechanical modelling approach to the cooling and solidification phases associated with the shape casting of metals ei. Die, sand and investment casting. Novel vortex-based Finite Volume (FV) methods are described and employed with regard to the small strain, non-linear Computational Solid Mechanics (CSM) capabilities required to model shape casting. The CSM capabilities include the non-linear material phenomena of creep and thermo-elasto-visco-plasticity at high temperatures and thermo-elasto-visco-plasticity at low temperatures and also multi body deformable contact with which can occur between the metal casting of the mould. The vortex-based FV methods, which can be readily applied to unstructured meshes, are included within a comprehensive FV modelling framework, PHYSICA. The additional heat transfer, by conduction and convection, filling, porosity and solidification algorithms existing within PHYSICA for the complete modelling of all shape casting process employ cell-centred FV methods. The termo-mechanical coupling is performed in a staggered incremental fashion, which addresses the possible gap formation between the component and the mould, and is ultimately validated against a variety of shape casting benchmarks.

The spectral modelling of contactless induction melting for reactive metals

Abstract not available