Spectroscopie Raman de complexes de fer(II) et fer(III) à transition de spin

Les transitions de spin provoquent des changements de propriétés physiques des complexes de métaux du bloc d les subissant, notamment de leur structure et propriétés spectroscopiques. Ce mémoire porte sur la spectroscopie Raman de composés du fer(II) et du fer(III), pour lesquels on induit une transition de spin par variation de la température ou de la pression. Trois complexes de fer(II) de type FeN4(NCS)2 avec des comportements de transition de spin différents ont été étudiés : Fe(Phen)2(NCS)2 (Phen : 1,10-Phénanthroline), Fe(Btz)2(NCS)2 (Btz : 2,2’-bi-4,5-dihydrothiazine) et Fe(pyridine)4(NCS)2. Un décalage de l’ordre de 50 cm-1 est observable pour la fréquence d’étirement C-N du ligand thiocyanate des complexes FeN4(NCS)2, lors de la transition de spin induite par variation de la température ou de la pression. Il est possible d’utiliser cette variation de fréquence afin de tracer un profil de transition. Quatre complexes isomères de type FeL222(CN)2 (L222 : 2,13- diméthyl-6,9-dioxa-3,12,18-triazabicyclo[12.3.1]-octadéca-1(18),2,12,14,16-pentaène) ont également été étudiés. Un taux de décalage de l’ordre d’environ 0,03 cm-1/K est observé pour plusieurs bandes du complexe FeL222(CN)2. La bande à 1415 cm-1 disparaît à plus haute température au profit d’une bande à 1400 cm-1. Pour le complexe de chiralité R,R’, les bandes à 1008 cm-1 et 1140 cm-1 se déplacent vers des fréquences plus élevées à partir de 223 K. Les transitions de spin sont observées dans certains complexes de fer(III). Dans cette famille de composés, le complexe Fe(EtDTC)3 (EtDTC : N,N-diéthyldithiocarbamate) a été étudié . Aucun changement n’a été observé dans l’intensité des bandes d’étirement fer-soufre sur les spectres à température variable. Cependant, la bande Fe-S associée à la forme bas-spin à 530 cm-1 augmente en intensité au profit de la bande associée à la forme haut-spin à 350 cm-1 lors des mesures à haute pression, passant d’un rapport d’amplitude de 50% à pression ambiante à 80% à 21 kbar. Un dédoublement de la bande d’étirement C-N du ligand dithiocarbamate à 1495 cm-1 est également observé à des pressions supérieures à 5 kbar. Une comparaison des changements des fréquences de vibration de tous les complexes est effectuée.

Synthèse et caractérisation de complexes métalliques de ruthénium, fer et cobalt à base des ligands terpyridine et bipyridine pour l'obtention de cristaux liquides

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

Lactide polymerization with iron alkoxide complexes

Les essais préliminaires pour préparer des alcoolates de fer à partir du bichlorure ou bibromure de fer (II), en les combinant avec des ligands de type diimino pyridine, ont engendré la formation de complexes homoleptiques et hétéroleptiques, dépendant des substituants sur les branches imines du ligand. Ces complexes homoleptiques octaédriques et paramagnétiques ont été étudiés par rapport à leurs propriétés spectroscopiques et cristallographiques. De plus, la synthèse des complexes de fer hétéroleptique a engendré de bons précurseurs penta-coordonnés pour les réactions de substitution de ligands avec des alcoolates de métaux alcalins, de manière à produire les dialcoolates de fer (II) désirés. Des techniques d’analyse telles que la spectroscopie UV-vis, l’analyse élémentaire, la spectrométrie de masse à haute résolution et la cristallographie aux rayons X ont été utilisées pour caractériser ces complexes de fer. L’activité catalytique de ces complexes de fer (II) a aussi été étudiée par rapport à la polymérisation du lactide; les dialcoolates convoités ont été générés in-situ en raison de la difficulté à produire et à isoler les dérivés alcoolates des complexes diimino pyridine de fer. Une étude approfondie a aussi été faite sur les réactions de polymérisation, surtout par rapport aux valeurs de conversion à l’échelle du temps, ainsi qu’à la tacticité des chaines de polymères obtenues. Ces analyses ont été effectuées par l’entremise de la spectroscopie de résonance magnétique nucléaire, de la chromatographie d’exclusion stérique, et de la spectrométrie de masse MALDI (désorption-ionisation laser assistée par matrice).

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.

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.

Le plafond de fer de l'université : femmes et carrières

Pourquoi les femmes n'ont-elles pas « l'étoffe du chercheur » ? Le modèle unique imposé par le monde académique pénalise les femmes dans leur ascension professionnelle et sa rigidité qui perdure au sein des universités nous a conduites à revisiter les travaux réalisés dans le monde de l'entreprise sur le « plafond de verre », le « ciel de plomb » ou le « leaky pipeline », pour nous intéresser à ces processus pernicieux. Du fait de son mode de recrutement prétendument fondé sur le seul mérite (et son alliée l'excellence), le monde académique pourrait garantir une certaine égalité entre hommes et femmes, mais il n'en n'est rien. Afin de faire émerger les processus complexes qui conduisent à l'exclusion des femmes du sommet des hiérarchies universitaires, cet ouvrage mêle des textes académiques à des contributions plus personnelles qui prennent la forme de témoignages ou de réflexions illustrant les aléas des parcours féminins dans l'université (S. Boes, A. Casini, C. Carvalho, V. Cossy, S. Da Rin, F. Fassa, S. Kradolfer, N. Le Feuvre, R.J. Leeman, C. Marry, M. Sanchez-Mazas, E. Ollagnier, S. Paroz, M. Rosende, I. Stengers, G. Theurillat).

Communication: Transient Anion States Of Phenol…(h₂o)n (n = 1, 2) Complexes: Search For Microsolvation Signatures.

We report on the shape resonance spectra of phenol-water clusters, as obtained from elastic electron scattering calculations. Our results, along with virtual orbital analysis, indicate that the well-known indirect mechanism for hydrogen elimination in the gas phase is significantly impacted on by microsolvation, due to the competition between vibronic couplings on the solute and solvent molecules. This fact suggests how relevant the solvation effects could be for the electron-driven damage of biomolecules and the biomass delignification [E. M. de Oliveira et al., Phys. Rev. A 86, 020701(R) (2012)]. We also discuss microsolvation signatures in the differential cross sections that could help to identify the solvated complexes and access the composition of gaseous admixtures of these species.

Biological activity of metal-edds (ethylenediaminedisuccinate) complexes in K562 and PBMC cells

The effect of S,S-ethylenediaminedisuccinic acid (edds) on the quenching of metal-catalyzed (metal = Mn, Fe, Co, Ni, Cu, Zn) oxidation of ascorbic acid was tested in vitro via oxidation of the fluorescent probe 1,2,3-dihydrorhodamine dihydrochloride. The pro-oxidant activity of iron was not fully suppressed, even at a four-fold molar excess of the ligand. The effect of serum on the toxicity to peripheral blood mononuclear cells (PBMC) and K562 cells was investigated. The cytotoxic effect of Fe-edds was abrogated in the presence of Trolox or serum proteins. The probable pathways of cell toxicity were investigated through blocking of the monocarboxylate transporters (MCT) in association with cell cycle studies by flow cytometry. Cells treated with metal complexes and alpha-cyano-4-hydroxycinnamic acid, a known MCT inhibitor, showed recovery of viability, suggesting that MCT proteins may be involved in the internalization of metal-edds complexes. The free acid induced cell cycle arrest in G0/G1 (PBMC) and S (K562) phases, suggesting direct DNA damage or interference in DNA replication.

Spectroscopic characterization of schiff base-copper complexes immobilized in smectite clays

Herein, the immobilization of some Schiff base-copper(II) complexes in smectite clays is described as a strategy for the heterogenization of homogeneous catalysts. The obtained materials were characterized by spectroscopic techniques, mostly UV/Vis, EPR, XANES and luminescence spectroscopy. SWy-2 and synthetic Laponite clays were used for the immobilization of two different complexes that have previously shown catalytic activity in the dismutation of superoxide radicals, and disproportionation of hydrogen peroxide. The obtained results indicated the occurrence of an intriguing intramolecular redox process involving copper and the imine ligand at the surface of the clays. These studies are supported by computational calculations.

Oxidative DNA damage induced by S(IV) in the presence of Cu(II) and Cu(I) complexes

The DNA damage induced by S(IV) in the presence of some Cu(II) complexes in air saturated solution was investigated. The addition of S(IV) to an air saturated solution containing CuII GGA (GGA = glycylglycyl-L-alanine), CuII G3 (G3 = triglycine) or CuII G4 (G4 = tetraglycine) and Ni(II) traces, causes rapid formation of the respective Cu(III) complex, with simultaneous O2 uptake and S(IV) oxidation. SO3•- and HO• were detected by EPR-spin trapping experiments. The DNA strand breaks were attributed to the oxysulfur radicals formed. In the reduction of Cu(II)/BCA (BCA = 4,4' dicarboxy-2-2'-biquinoline) by S(IV), with CuI BCA complex formation, there is the possible formation of carbon centered radical of BCA or peroxyl radical (ROO•) capable of oxidizing DNA bases. The intensity of DNA damage in the presence of these Cu(II) complexes and S(IV) (10-300 µmol L-1) followed the order: CuII BCA ∼ CuII G4 ∼ Cu(II) (added as Cu(NO3)2) > CuII G3 ∼ CuII GGA. Specifically for CuII BCA the damage occurred even at lower S(IV) concentration (0.1 µmol L-1). For the Cu(II) complexes with glycylglycylhistidine, glycylhistidylglycine, glycylhistidyllysine and glycylglycyltyrosylarginine the Cu(III) formation and the DNA damage was not observed.

Electronic properties and hyperfine fields of nickel-related complexes in diamond

We carried out a first-principles investigation on the microscopic properties of nickel-related defect centers in diamond. Several configurations, involving substitutional and interstitial nickel impurities, have been considered either in isolated configurations or forming complexes with other defects, such as vacancies and boron and nitrogen dopants. The results, in terms of spin, symmetry, and hyperfine fields, were compared with the available experimental data on electrically active centers in synthetic diamond. Several microscopic models, previously proposed to explain those data, have been confirmed by this investigation, while some models could be discarded. We also provided insights into the microscopic structure of several of those centers.

Intermolecular energy transfer and photostability of luminescence-tuneable multicolour PMMA films doped with lanthanide-beta-diketonate complexes

It is reported in this work the preparation, characterisation and photoluminescence study of poly(methylmethacrylate) (PMMA) thin films co-doped with [Eu(tta)(3)(H(2)O)(2)] and [Tb(acac)(3)(H(2)O)(3)] complexes. Both the composition and excitation wavelength may be tailored to fine-tune the emission properties of these Ln(3+)-beta-diketonate doped polymer films, exhibiting green and red primary colours, as well as intermediate colours. In addition to the ligand-Ln(3+) intramolecular energy transfer, it is observed an unprecedented intermolecular energy transfer process from the (5)D(4) emitting level of the Tb(3+) ion to the excited triplet state T(1) of the tta ligand coordinated to the Eu(3+) ion. The PMMA polymer matrix acts as a co-sensitizer and enhances the overall luminescence intensity of the polymer films. Furthermore, it provides considerable UV protection for the luminescent species and improves the photostability of the doped system.

3-Nitrophenol-4,4 '-bipyridyl N,N '-dioxide (2/1): a DFT study and CSD analysis of DPNO molecular complexes

The title 2:1 complex of 3-nitrophenol (MNP) and 4,4'-bipyridyl N, N'-dioxide (DPNO), 2C(6)H(5)NO(3)center dot C(10)H(8)N(2)O(2) or 2MNP center dot DPNO, crystallizes as a centrosymmetric three-component adduct with a dihedral angle of 59.40 (8)degrees between the planes of the benzene rings of MNP and DPNO (the DPNO moiety lies across a crystallographic inversion centre located at the mid-point of the C-C bond linking its aromatic rings). The complex owes its formation to O-H center dot center dot center dot O hydrogen bonds [O center dot center dot center dot O = 2.605 (3) angstrom]. Molecules are linked by intermolecular C-H center dot center dot center dot O and C-H center dot center dot center dot N interactions forming R(2)(1) (6) and R(2)(2) (10) rings, and R(6)(6) (34) and R(4)(4) (26) macro-rings, all of which are aligned along the [(1) over bar 01] direction, and R(2)(2) (10) and R(2)(1) (7) rings aligned along the [010] direction. The combination of chains of rings along the [(1) over bar 01] and [010] directions generates the three-dimensional structure. A total of 27 systems containing the DNPO molecule and forming molecular complexes of an organic nature were analysed and compared with the structural characteristics of the dioxide reported here. The N-O distance [1.325 (2) angstrom] depends not only on the interactions involving the O atom at the N-O group, but also on the structural ordering and additional three-dimensional interactions in the crystal structure. A density functional theory (DFT) optimized structure at the B3LYP/6-311G(d,p) level is compared with the molecular structure in the solid state.

Chemical and in vitro study of the potential of 3-(aryl)-2-sulfanylpropenoic acids and their Zn(II) complexes as protective agents against cadmium toxicity

The free H(2)xspa ligands [xspa = pspa, Clpspa, tspa or fspa where p = 3-(phenyl), Clp = 3-(2-chlorophenyl), t = 3-(2-thienyl), f = 3-(2-furyl) and spa = 2-sulfanylpropenoato], their Zn(II) complexes of formula [HQ](2)[Zn(xspa)(2)] (HQ=diisopropylammonium) and the Cd(II) equivalents were prepared and characterized by elemental analysis and by IR, Raman and NMR ((1)H, (13)C) spectroscopy. X-Ray studies of the crystal structures of [HQ](2)[Zn(pspa)(2)], [HQ](2)[Zn(Clpspa)2], [HQ](2)[Zn(tspa)(2)] and [HQ](2)[Zn(fspa)(2)] show that the zinc atom is coordinated to two O atoms and two S atoms of the ligands in a distorted tetrahedral ZnO(2)S(2) environment. In the structures of [HQ](2)[Cd(pspa)(2)] and [HQ](2)[Cd(Clpspa)(2)] the cadmium atom is coordinated to three S atoms and two carboxylato O atoms of the ligands in a distorted trigonal bipyramidal environment. The interchange of ligands between Zn( II) and Cd( II) was studied by (113)Cd NMR spectroscopy. The in vitro protective effect of H(2)xspa and their Zn( II) complexes against Cd toxicity was investigated using the human hepatocarcinoma HepG2 cell line and the pig renal proximal tubule LLC-PK1 cell line. The incorporation of Zn( II) was found to be relevant in the case of H(2)pspa, with an increase observed in the cell viability of the LCC-PK1 cells with respect to the value for the free ligand.