Dérivés ambiphiles : synthèse et réactivité dephosphine-borane, réactivité d'un complexe possédant un ligand phosphine-alane

Amphibilic derivatives : synthesis and reactivity of phosphine-borane, reactivity of complex with a phosphine-alane ligand

• Auteur / Autrice : Richard Declercq
• Direction : Ghenwa Bouhadir, Didier Bourissou
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Chimie moléculaire
• Date : Soutenance le 03/11/2016
• Etablissement(s) : Toulouse 3
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences de la Matière (Toulouse)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire Hétérochimie Fondamentale et Appliquée

Mots clés

Mots clés contrôlés

Composés de coordination

Borane

Phosphine

Organocatalyse

Mots clés libres

Dérivés ambiphiles

Organocatalyse

Chimie de coordination

Amphibilic derivatives

Organocatalysis

Coordination chemistry

Résumé

Les dérivés ambiphiles, possèdant un site acide de Lewis (B ou Al) et un site base de Lewis (P), sont connues pour activer les petites molécules, stabiliser des espèces hautement réactives, mais aussi pour se comporter comme des catalyseurs non-métalliques. Dans la mesure où ils présentent différents modes de coordination, ils possèdent des comportements variables en tant que ligands des métaux de transition. Cette thèse porte sur deux aspects des composés ambiphiles. Le premier concerne l'interaction avec les petites molécules et l'organocatalyse, et le second la coordination et la réactivité des complexes métalliques avec des ligands ambiphiles. Le premier chapitre aborde la synthèse et la réactivité de phosphines-boranes possédant un espaceur de type ortho-phénylène. Dans une première partie, des composés possédant des sites base et acide de Lewis de nature différente ont été synthétisés. Dans une seconde partie, les propriétés catalytiques de ces dérivés ont été évaluées lors de la réduction du dioxyde de carbone en présence de boranes. Ces dérivés ambiphiles se sont révélés être des organocatalyseurs efficaces pour cette réaction. Dans une troisième partie, une étude mécanistique a été réalisée. Lors de cette étude, un intermédiaire réactionnel a pu être isolé et caractérisé. Cette espèce, possédant une molécule de formaldéhyde pontante entre les atomes de phosphore et de bore, s'est montrée plus efficace en catalyse que les catalyseurs précédents. En effet, aucune période d'induction n'est observée lors de la réduction du dioxyde de carbone avec ce dernier. Le second chapitre aborde la réactivité d'un complexe de Pt possédant un ligand ambiphile de type phosphine-alane (PAl). Ce complexe comportant une interaction Pt-->Al, avait déjà montré une réactivité intéressante vis-à-vis de l'hydrogène. Dans ce chapitre, sa réactivité vis-à-vis d'autres substrats a été étudiée. Dans une première partie, la capacité du complexe PAl-Pt à activer une liaison N-H polaire a, en particulier, été évaluée. Un complexe issu de l'addition oxydante de PhC(O)NH2 sur le platine a pu être isolé et entièrement caractérisé. Dans une seconde partie, le complexe PAl-Pt a été mis en présence de petites molécules de type CE2 (E = O, S) et différents modes de coordination ont pu être mis en évidence aussi bien en solution et qu'à l'état solide. En particulier, un complexe n1 de CO2 a été isolé. Au cours de ce travail, l'accent a été mis sur la coopérativité d'action métal/acide de Lewis.

Ambiphilic derivatives, which possess a Lewis acid (B or Al) and a Lewis base (P), are known for activating small molecules, stabilizing highly reactive species, but also to be used as metal-free catalyst. Because of their different coordination modes, they show different behaviour as ligand for transition metals. This thesis addresses two aspects of ambiphilic derivatives. The first one is about the interaction with small molecules and the organocatalysis, and the second one the coordination and the reactivity of metallic complexes with ambiphilic ligands. The first chapter deals with the synthesis and the reactivity of phosphine-borane which possess an ortho-phenylene backbone. In the first part, compounds with different kind of Lewis base and acid have been synthesized. In a second part, catalytic properties of these derivatives have been evaluated for the reduction of carbon dioxide in presence of borane. These ambiphilic derivatives have revealed themselves as effective organocatalyst for this reaction. In a third part, a mechanistic study have been realised. During this study, a reaction intermediate has been isolated and characterized. This species, which possess a molecule of formaldehyde bridging between the atoms of phosphorus and boron, revealed itself more effective in catalysis that the previous catalyst. Indeed, no induction period has been observed during the reduction of carbon dioxide with this compound. The second chapter relates the reactivity of a Pt complex which possess a phosphine-alane (PAl) type ambiphilic ligand. This complex involving a Pt-->Al interaction, has already shown an interesting reactivity toward dihydrogene. In this chapter, his reactity toward other kind of substrate has been studied. In a first part, the capacity of the PAl-Pt complex to activate a polar N-H bond has been evaluated. A complex coming from the oxidative addition of PhC(O)NH2 over the platinum has been isolated and fully characterized. In a second part, the PAl-Pt complex has been set to react with CE2 (E = O or S) type small molecules, and different coordination modes have been highlighted both in solution and in solid state. In particular a n1 CO2 coordinated complex has been isolated. During this work, the cooperativity of action metal/Lewis acid has been emphases.