Synthèse et caractérisation de phosphine, borane, amine sur plateforme ferrocène polyfonctionnelle

Synthesis and characterization of phosphane, borane, amine on polyfonctional ferrocene platform

• Auteur / Autrice : Emmanuel Lerayer
• Direction : Jean-Cyrille Hierso
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Chimie
• Date : Soutenance le 10/11/2016
• Etablissement(s) : Dijon
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Carnot-Pasteur (Besançon ; Dijon ; 2012-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Institut de Chimie Moléculaire de l'Université de Bourgogne (ICMUB) (Dijon)
• Jury : Président / Présidente : Nadine Pirio
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Didier Bourissou, Laurence Grimaud
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Audrey Auffrant, Jean-Baptiste Sortais

Mots clés

Mots clés contrôlés

Ferrocène

Métallocènes

Phosphore

Bore

Mots clés libres

Bore

Phosphore

Amine

Cyclopentadiène

Cyclopentadiénure

Métallocène

Ferrocène

Paire frustrée de Lewis

Ligand ambiphile

Couplage de spin

Boron

Phosphorus

Amine

Cyclopentadiene

Cyclopentadienide

Metallocene

Ferrocene

Frustrated Lewis pair

Ambiphilic ligand

Non-bonded spin coupling

Résumé

La plateforme ferrocène est fréquemment utilisée en chimie de coordination et en catalyse pour son excellente résistance aux conditions de réaction poussées. Le squelette ferrocène permet de maîtriser l’agencement de plusieurs groupes fonctionnels d’intérêt. Des ansa-ferrocènes et des ferrocènes à conformation contrainte, permettant par leur structure de contrôler une proximité des groupes fonctionnels, ont été décrits.La première partie de cette thèse traite de la synthèse de cyclopentadiényles borylés disubstitués et de leur réaction d’assemblage pour la formation de métallocènes borylés à conformation contrainte. Des analyses par RMN et des calculs par DFT ont permis de mettre en évidence la diastéréosélectivité inédite de la synthèse.À partir de cette approche, la deuxième partie traite de l’agencement de fonctions acides/bases de Lewis sur une plateforme ferrocénique à conformation contrainte. La synthèse de cyclopentadiényles (P/B) trisubstitués a été initiée. La synthèse de ligands ambiphiles (P/B) par assemblage de cyclopentadiénures et l’influence des tertio-butyles sur leur conformation ont été explorées. Une nouvelle forme de couplage de spin à trois centres sans liaison covalente, impliquant la lacune du bore dans la transmission de spin 31P31P, a été observée en RMN pour un P,P,B-ferrocène très original.La troisième partie traite de la synthèse de ferrocènes (P/B) et (N/B) à conformation contrainte. La voie de synthèse alternative et diastéréosélective proposée s’est révélée efficace alors que le rôle des tertio butyles dans le contrôle conformationnel a été démontré. L’étude de leur réactivité de type paire frustrée de Lewis a été initiée avec le CO2.

Ferrocene platforms are useful in coordination chemistry and catalysis thanks to their robustness and versatile functionalization. Ferrocene backbone allows the implantation of several key functional groups in a restricted space, inducing close proximity and potential polyfunctional cooperation (see for instance ferrocenyl polyphosphine chemistry). Ansa ferrocene and ferrocene bearing conformational control inducing groups maximizing the proximity of key groups have been widely reported.The first part of this thesis focuses on the synthesis of new borylated cyclopentadienyl, and their use in formation of borylated metallocenes bearing conformational constraints. NMR analysis and DFT calculation exhibits the diastereoselectivity of assembly reaction.The second part deals with the arrangement of several Lewis acids and bases on a constraint ferrocene platform. Synthesis of trisubstituted cyclopentadienyl (P/B) has been initiated. Synthesis of ambiphilic ligands (P/B) by assembly reaction of cyclopentadienides and the influence of tert-butyl groups on their conformation have been explored. A new 31P31P spin coupling transmitted “through-space (nonbonded spin-spin coupling transmission) involving for the first time an empty orbital has been observed.The third part describes the synthesis of heteroannular (P/B) and (N/B) ferrocene directly from ferrocene functionalization. An efficient and diastereoselective synthesis has been developed and the influence of tert-butyl groups on the conformational control has been highlighted in both solid and solution state. Studies of the frustrated Lewis pair reactivity of these new ambiphilic ligands have been initiated by addition of CO2.