La catalyse représente un accès à la conversion de la matière première en produits de haute valeur ajoutée dans le développement respectueux de l'environnement. Il est d'autant plus attrayant lorsque les conditions catalytiques sont appliquées dans les procédés multi-étapes permettant de créer plusieurs liaisons à la fois. Cette voie devient particulièrement intéressante grâce à l'économie d'atomes réalisée et à la diminution de la consommation d'énergie, en accord avec les principes de la chimie durable. « Imiter la Nature » semble être la meilleure façon pour créer les assemblages polyfonctionnels menant à la conception de catalyseurs « synergiques ». En reproduisant les caractéristiques des biocatalyseurs (métalloenzymes par exemple), différents systèmes polymétalliques ont été appliqués en catalyse. Ces catalyseurs conduisent à une réelle synergie entre les différents centres métalliques pour l'activation des réactifs.
Au cours de cette thèse, une nouvelle famille de ligands polyfonctionnels à base de 9,10-dihydroanthracène a été synthétisée. Ces composés présentent une plateforme originale et versatile pour la chimie de coordination. En effet, ils comportent les noyaux aromatiques provenant du squelette anthracényle et ainsi la coordination π peut être envisagée. Leur fonctionnalisation aisée avec les groupements donneurs permet également d'atteindre les interactions datives avec les métaux. Dans l'objectif d'étudier différents modes de coordination, nous avons pu démontrer la possibilité de formation de complexes mono-, bi- et trimétalliques via des interactions π métal-ligand. D'autre part, des complexes bi- et trimétalliques présentant différents types de coordination (coordination π et coordination σ à la fois) ont été préparés et entièrement caractérisés. Les études théoriques de modélisation au niveau DFT nous ont permis de justifier les isomères formés et les modes de coordination observés expérimentalement. Nous avons également synthétisé des complexes hétéro-polymétalliques Pd(II)/Ru(II) montrant la communication électronique entre les deux métaux. Cette dernière partie représente une large ouverture vers les effets coopératifs en catalyse. |
In an eco-friendly development, catalysis represents the key approach to convert raw materials into valuable products, particularly convenient for multi-step transformations where several bonds are “one-pot” formed. This solution becomes particularly attractive due to the atom economy and decreasing the energy required in harmony with the green chemistry principles. Mimicking Nature seems the smartest way to design poly-functional assemblies leading to the design of “synergic” catalysts. Imitating biocatalysts (metalloenzymes, for example), several research groups have developed polymetallic catalytic systems, in particular those where only one ligand frame coordinates several metallic fragments, finding synergy and cooperative effects between the different metal centres for the activation of reagents.
During this PhD thesis, a new family of polyfunctional ligands derived from 9,10-dihydroanthracene was synthesized. These compounds represent original and versatile scaffolds for coordination chemistry purposes. They contain the aromatic groups coming from the anthracene skeleton, which can lead to the formation of π metal interactions. In addition, their straightforward functionalization introducing donor groups favours the dative interactions with metal moieties. With the aim to study these different types of coordination, we could prove the possibility of formation of mono-, bi- and trimetallic complexes by π metal-ligand interactions. As well, complexes exhibiting simultaneously both π and σ coordination modes of coordination were isolated and fully characterized. DFT modelling studies permitted us to demonstrate the stability of experimentally observed isomers and coordination types. We have also synthesized hetero-Pd(II)/Ru(II)-polymetallic complexes showing electronic communication between the two metals. This last part opens new possibilities in the study of cooperative effects in catalysis. |