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.

Les N-tosyloxycarbamates : une nouvelle source de nitrènes métalliques pour la réaction d'insertion de liens carbone-hydrogène

Thèse numérisée par la Division de la gestion de documents et des archives de l'Université de Montréal

Dynamic axial ligand-site exchange in facially discriminated ruthenium(II) carbonyl and rhodium(III) halide metalloporphyrins

For a series of six-coordinate Ru(II)(CO)L or Rh(III)(X–)L porphyrins which are facially differentiated by having a naphthoquinol- or hydroquinol-containing strap across one face, we show that ligand migration from one face to the other can occur under mild conditions, and that ligand site preference is dependent on the nature of L and X–. For bulky nitrogen-based ligands, the strap can be displaced sideways to accommodate the ligand on the same side as the strap. For the ligand pyrazine, we show 1 H NMR evidence for monodentate and bidentate binding modes on both faces, dependent on ligand concentration and metalloporphyrin structure, and that inter-facial migration is rapid under normal conditions. For monodentate substituted pyridine ligands there is a site dependence on structure, and we show clear evidence of dynamic ligand migration through a series of ligand exchange reactions.

A study, by fire-assay and ICP-MS, of the distribution of rhodium, platinum, and gold in iron-age pottery

Forty-six archaeological specimens were treated by fire-assay and subsequently analysed by ICP-MS for selected precious metals: Ph, Pt and Au. The investigation was prompted by the possibility that archaeological samples could serve as "indicators" of the precious metal composition of the clays from the excavated sites. Therefore, the experimentally obtained concentrations were carefully studied to determine if there were anomalous levels of these precious metals in the deposits from which the specimens originated. Furthermore, the analytical data were used to establish if it was feasible to distinguish ancient potsherds based on precious metal concentrations, for employment as a basis in provenance studies.

Synthesis and Reactions of Binuclear Diolefin Rhodium(I) Compounds bridged by Nitrogen Heterocycles, Crystal Structure of Dichloro-Di-1,5-Cyclooctadiene(Mu-Pyrazine)-Dirhodium(I) [[Rh(1,5-C8h12)Cl]2(Mu-C4h4n2)]

Binuclear complexes of rhodium(I) of the type [(dien)(X)Rh(μ-N-N)Rh(X)(dien)] (dien = 1,5-cyclooctadiene or norbornadiene; N-N = pyrazine, 4,4′-bipyridine or Phenazine and X = Cl or Br) with bridging heterocycles have been isolated and their reactions with carbon monoxide, 2,2′-bipyridine and 1,10-phenanthroline investigated. The crystal structure of [(COD)(Cl)Rh(μ-pyrazine)Rh(Cl)(COD)] has been determined.

Electro-Oxidation of Borohydride on Rhodium, Iridium, and Rhodium-Iridium Bimetallic Nanoparticles with Implications to Direct Borohydride Fuel Cells

Electrochemical oxidation of borohydride is studied on nanosized rhodium, iridium, and bimetallic rhodium-iridium catalysts supported onto Vulcan XC72R carbon. The catalysts are characterized by X-ray diffraction, transmission electron microscopy, and X-ray photoelectron spectroscopy in conjunction with cyclic voltammetry and polarization studies. The studies reveal that a 20 wt % bimetallic Rh-Ir catalyst supported onto carbon (Rh-Ir/C) is quite effective for the oxidation of borohydride. Direct borohydride fuel cell with Rh-Ir/C as the anode catalyst and Pt/C as the cathode catalyst exhibits a peak power density of 270 mW/cm(2) at a load current density of 290 mA/cm(2) as against 200 mW/cm(2) at 225 mA/cm(2) for Rh/C and 140 mW/cm(2) at 165 mA/cm(2) for Ir/C while operating at 80 degrees C. The synergistic catalytic activity for the bimetallic Rh-Ir nanoparticles toward borohydride oxidation is corroborated by density-functional theory calculations using electron-localization function. (C) 2010 The Electrochemical Society. [DOI:10.1149/1.3442372] All rights reserved.

Interaction of rhodium(III) with DNA

The nature of interaction of Rh(III) with DNA was studied using viscometry and ultraviolet, visible and infrared spectroscopy. The rate of interaction was found to be very slow at room temperature taking several days for completion. The time needed to attain equilibrium is dependent on the concentrations of metal ion, higher the concentration shorter the period required for equilibration. Visible spectra of Rh(III) were found to alter considerably in the presence of DNA. An increase in absorbance and a red shift were observed in the ultraviolet spectra of DNA in the presence of Rh(III). The specific viscosity of DNA solution was found to decrease asymptotically with time and concentrations of metal ion. The melting temperature of DNA was found to increase at lower metal ion concentrations, whereas at higher values a decrease was obtained. At still higher metal ion concentrations (Image ) a ‘nonmeltable state’ of DNA was observed. These results seem to indicate that Rh(III) binds both with the phosphate and the bases of the DNA.

Donor properties of some flexidentate hydroxyimino-β-diketones in their rhodium(III) complexes

A series of rhodium(III) complexes of certain hydroxyimino-beta-diketones were synthesised and their structures assigned on the basis of elemental analyses and i.r. and1H n.m.r. spectral studies, The complexes exhibit coordination through carbonyl oxygen and nitrogen of the hydroxy-imino groups in the ligands.1H and13C n.m.r. studies show that the ligands exist in the isonitroso form in CDCl3.

Organometallic chemistry of diphosphazanes. Rhodium(I) complexes of RN(PX2)2 (R = C6H5; X = OC6H5, OC6H4Br?p, R = CH3; X = OC6H5)

Reactions of [Rh(COD)Cl](2) with the ligand RN(PX(2))(2) (1: R=C6H5; X=OC6H5) give mono- or disubstituted complexes of the type [Rh-2(COD)Cl-2{eta(2)-C6H5N(P(OC6H5)(2))(2)}-] or [RhCl{eta(2)-C6H5N(P(OC6H5)(2))(2)}](2), depending on the reaction conditions. Reaction of 1 with [Rh(CO)(2)Cl](2) gives the symmetric binuclear complex, [Rh(CO)Cl{mu-C6H5N(P(OC6H5)(2))(2)}], whereas the same reaction with 2 (R=CH3; X=OC6H5) leads to the formation of an asymmetric complex of the type [Rh(CO)(mu-CO)Cl{mu-CH3N(P(OC6H5)(2))(2)}] containing both terminal and bridging CO groups. Interestingly the reaction of 3 (R=C6H5, X = OC6H4Br-p) with either [Rh(COD)Cl](2) or [Rh(CO)(2)Cl](2) leads only to the formation of the chlorine bridged binuclear complex, [RhCl{eta(2)-C6H5N(P(OC6H4Br-p)(2))(2)}](2). The structural elucidation of the complexes was carried out by elemental analyses, IR and P-31 NMR spectroscopic data.

Rhodium Carbenoid Mediated C-H Activation of a Tertiary Methyl Group: An Enantiospecific Approach to the Angular Triquinanes Norsilphiperfolane and Norcameroonanes

An enantiospecific synthesis of the angular triquinane system present in the sesquiterpenes cameroonanes and silphiperfolanes has been accomplished, starting from 5-isopropenyl-2-methylcyclopent-1-ene-1-methanol [readily available in three steps from (R)-limonene] employing an intramolecular rhodium carbenoid insertion into the C-H bond of a tertiary methyl group for the construction of the triquinane system.

The substrate dependent competitive formation of cyclobutanones and cyclopentanones in an intramolecular rhodium carbenoid CH insertion reaction: enantiospecific total synthesis of silphiperfol-6-ene

The enantiospecific total synthesis of silphiperfol-6-ene has been accomplished starting from the readily available monoterpene (R)-limonene, employing a rhodium carbenoid insertion into the CH bond of a tertiary methyl group. A substrate dependent competitive insertion of the rhodium carbenoid in the gamma- and beta-CH bonds to form cyclopentanone and cyclobutanones, respectively, has been described. (C) 2012 Elsevier Ltd. All rights reserved.

Design and Synthesis of a Functional Derivative of the Triazinium Cation and Its Rhodium Complex that Shows Photoinduced DNA Cleavage Activity and Photocytotoxicity

The design and synthesis of an intensely blue rhodium(III) complex 3]+ of a new N,N-donor ligand, 8-(quinolin-8-ylamino)pyrido2,1-c]1,2,4]benzotriazin-11-ium, 2]+, which contains a planar pendant triazinium arm, is described. Structural characterization for 3]+ was carried out by using various spectroscopic techniques and single-crystal X-ray crystallography. The organometallic rhodium(III) compound shows a ligand-based reversible reduction at 0.65 V. The electrochemically reduced compound displays a single-line EPR spectrum that signifies the formation of ligand-based free radicals. Compound 3]+ shows a binding propensity to calf thymus DNA to give a Kapp value of 6.05X105 M1. The parent triazinium salt, pyrido2,1-c]1,2,4]benzotriazin-11-ium 1]+ and the ligand salt 2]+ exhibit photoinduced cleavage of DNA in UV-A light, whereas the reference Rh complex 3]+ photocleaves DNA with red light (647.1 nm). The compounds show photonuclease activities under both aerobic and anaerobic conditions. Mechanistic investigations under aerobic conditions with several inhibitors indicate the formation of hydroxyl radicals by means of a photoredox pathway. Under anaerobic conditions, it is believed that a photoinduced oxidation of DNA mechanism is operative. Compound 3]+ exhibits photocytotoxicity in HeLa cervical cancer cells to give IC50 values of (12+/-0.9) mu M in UV-A light at 365 nm and (31.4+/-1.1) mu M in the dark.