Ce travail de thèse porte sur l’étude des effets coopératifs en catalyse avec des complexes pince des métaux du groupe 10, et en particulier le palladium.
Dans le premier chapitre de ce manuscrit, une étude bibliographique approfondie sur les complexes pince des métaux du groupe 10 comportant un ligand chimiquement non-innocent est présentée. Les points communs et les différences entre les différents systèmes sont discutés. Ils ont été divisés en 3 grandes familles, en fonction de la réactivité du site non-innocent sur le ligand (riche en électrons, acide de Lewis, réservoir de groupes fonctionnels).
Le second chapitre présente le développement et l’application en catalyse d’un nouveau système multi-catalytique basé non-seulement sur la coopérativité métal-ligand mais sur sa synergie avec un acide de Lewis externe. Grâce à ce nouveau système multi-coopératif, la formation de cycles carbonés (et d’hétérocycles) a été réalisée efficacement à travers une réaction de cycloisomérization impliquant la création d’une liaison C-C. Une large librairie de substrats a pu être cyclisée et une stéréochimie complémentaire par rapport à la littérature a été montrée par notre système multi-coopératif.
Ensuite, le troisième chapitre porte sur le design et la synthèse d’un nouveau ligand pince non-innocent ainsi que sa coordination sur le palladium. Une nouvelle espèce désaromatisée a pu être générée et caractérisée. Le caractère non-innocent du ligand désaromatisée a été mis en évidence au travers de réactions stœchiométriques. Au cours de ces travaux, un rare exemple de complexes palladium-hydrure portant un atome d’hydrogène acide au sein d’un ligand non-innocent a été isolé et caractérisé.
Grâce à notre design de ligand, un second mode de coopérativité basé sur une liaison palladium-soufre a pu aussi être exploré, et il est présenté dans le quatrième chapitre de ce manuscrit. L’activation stœchiométrique de liaisons E-H (E = Si, Ge) par ce complexe se traduit par la formation d’une liaison E-soufre et palladium-hydrure. Cette coopérativité a pu être ensuite appliquée en catalyse à travers l’hydroélémentation d’alcynes. Dans cette réactivité, notre design de ligand apporte une diversité mécanistique et offre un profil réactionnel complémentaire par rapport aux systèmes déjà connus. |
This PhD work relates to the study of cooperative effects in catalysis with group 10 metals pincer complexes, with a particular focus on palladium.
In the first chapter of this manuscript, an extensive bibliographic survey on group 10 metals pincer complexes bearing a chemically non-innocent ligand is presented. Common-ground and differences between the presented systems are highlighted and discussed. They have been divided in 3 big families, depending on the reactivity exhibited by the ligand backbone (electron-rich, Lewis-acid, functional group reservoir).
The second chapter presents the development and application in catalysis of a new system based not only on MLC but its use in synergy with an external Lewis acid. Thanks to this new multi-cooperative system, the formation of carbocycles (and heterocycles) was efficiently promoted through a cycloisomerization reaction involving a C-C bond formation. A wide scope of substrates could be cyclized and a complementary stereoselectivity compared to that reported in the literature was displayed by our system.
The third chapter is focused on the design and the synthesis of a new non-innocent pincer ligand along with its coordination to palladium. A new dearomatized species could be generated and characterized. The non-innocent behavior of the dearomatized ligand was demonstrated through stoichiometric reactions. During this work, a rare example of a palladium-hydride complex bearing an acidic hydrogen center at a non-innocent ligand was isolated and characterized.
Thanks to our ligand design, a second cooperativity mode based on a palladium-sulfide interaction could be explored and is presented in the fourth chapter of this manuscript. The stoichiometric E-H bond activation (E = Si, Ge) with this complex results in the formation of a E-sulfide bond and a palladium hydride. This cooperativity was then applied to catalysis with the hydroelementation of alkynes. In this reactivity, our ligand design brings mechanistic diversity and a complementary reaction profile compared to known systems. |