Synthèse et étude des composés de coordination du cobalt, du cuivre, du palladium et du nickel avec des ligands polydentes contenant du soufre

Synthesis and study of coordination compounds of cobalt, copper, palladium and nickel with polydentate ligands containing sulfur

• Auteur / Autrice : Tatiana Straistari
• Direction : Marius Réglier, Vasile Lozan
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Chimie, Chimie bioinorganique
• Date : Soutenance le 23/11/2016
• Etablissement(s) : Aix-Marseille en cotutelle avec Université de l'Académie des sciences de Moldavie
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences Chimiques (Marseille ; 1996-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Institut des sciences moléculaires de Marseille (ISM2) - Institut de chimie de l'Académie des sciences de Moldavie
• Jury : Président / Présidente : Vincent Artero
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Silvia Melnic, Maylis Orio, Bruno Faure
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Sylviane Sabo-Etienne, Dumitru Sirbu

Mots clés

Mots clés contrôlés

Électrocatalyse

Hydrogénases

Protons

Mots clés libres

Réduction des protons

Electrocatalyse

Calculs quantiques DFT

Hydrogénases à Ni

Chimie bioinspirée

Chimie de coordination

Proton reduction

Electrocatalysis

Quantum chemistry DFT

Ni containing hydrogenase

Bioinspired Chemistry

Coordination Chemistry

Résumé

Ce travail porte sur la synthèse, la caractérisation et l’évaluation en catalyse de réduction des protons en dihydrogène, de nouveaux complexes de Ni(II), Co(III), Cu(II) et Pd(II) basés sur des ligands de type thiosemicarbazone. La nature de l’espèce catalytique active a été étudiée par voltampérométrie cyclique et des propositions de mécanisme ont été formulés sur la base de calcul quantique de type DFT.Le premier chapitre introduit le contexte scientifique. Le second chapitre concerne la synthèse et la caractérisation des ligands de type N2S2 et des complexes mononucléaires associés de Ni, Cu et Pd. Le troisième chapitre présente la synthèse et la caractérisation de complexes binucléaires de Co et trinucléaire de Ni.Les études électrochimiques de ces complexes dans le DMF en présence d’une source de protons, nous a permis d’évaluer leur efficacité catalytique. Nos résultats montrent que les complexes du Cu et du Pd présentent une vague irréversible spécifique pour la réduction des protons, mais une décomposition est observée durant l’électrolyse. Par contre, les complexes de Ni et de Co ont montré une stabilité électrochimique ainsi que de bonnes performances catalytiques. En particulier, le nouveau complexe mononucléaire de Ni présente des propriétés catalytiques remarquables qui le classent parmi les meilleurs catalyseurs de la réduction des protons décrits dans la littérature. L’ensemble de ce travail fourni une description complète du comportement électrochimique des ligands de type N2S2 complexés à des métaux de transition. Il permet d’envisager des développements futurs dans l’amélioration des propriétés catalytiques de ces complexes.

This work focuses on the synthesis, the characterization and the catalytic evaluation in the reduction of protons into dihydrogen, of new complexes of Ni(II), Co(III), Cu(II) and Pd(II) based ligands Type thiosemicarbazone. The catalytically active species during the process of the proton reduction was studied by cyclic voltammetry and mechanisms were formulated on the basis quantum chemical calculation.The first chapter introduces the scientific context, the goals and the main objectives of this work. The second chapter concerns the synthesis and the characterization of the N2S2 ligands and their associated mononuclear complexes, Ni, Cu and Pd. The third chapter presents the synthesis and the characterization of binuclear Co and trinuclear Ni based on N2S2 ligand.Electrochemical studies of these complexes in DMF in the presence of a proton source (trifluoroacetic acid), allowed us to evaluate their catalytic efficiency. Our results show that Cu and Pd complexes have a specific irreversible wave for the reduction of protons, but decomposition is observed during electrolysis, which makes these uninteresting complexes for the reduction of protons.On the contrary, Ni and Co complexes showed an electrochemical stability and good catalytic performances. In particular, the new mononuclear Ni complex exhibits remarkable catalytic properties that rank it among the best catalysts for the reduction of protons reported in the literature. All this work provided a complete description of the electrochemical behavior of N2S2 thiosemicarbazone ligands complexed to transition metals. It allows considering future developments in improving the catalytic properties of these complexes.