Mode de fonctionnement du cobalt dans l'hydroformylation des alcènes catalysée par le système {[Co2(CO)8]/Pyridine/Liquide Ionique}

Cobalt catalytic behaviour in alkenes hydroformylation catalyzed by a {[Co2(CO8]/Pyridine/Ionic Liquid} system

• Auteur / Autrice : Frédéric Hébrard
• Direction : Philippe Kalck, Hélène Olivier-Bourbigou
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Chimie organométallique et de coordination
• Date : Soutenance en 2006
• Etablissement(s) : Toulouse, INPT

Mots clés

Mots clés contrôlés

Catalyse homogène

Alcènes -- Synthèse (chimie)

Hydroformylation

Cobalt -- Composés organiques

Chimie organométallique

Résumé

La réaction d'hydroformylation des alcènes demeure l'une des applications majeures de la catalyse homogène. La production annuelle de composés oxo ne cesse de croître et les complexes du cobalt y jouent un rôle important. L'Institut Français du Pétrole a conçu un système catalytique biphasique, qui palie les inconvénients des anciens procédés, où un complexe du cobalt est allié à une base de Lewis azotée et un liquide ionique. Ce système résout les problèmes de recyclage du catalyseur, tout en conservant une activité satisfaisante. Dans cette étude, nous nous sommes attaché à la compréhension des mécanismes mis en jeu en observant le comportement du système {[Co2(CO)8]/Py/Liquide ionique} par spectroscopie infrarouge sous pression. L'activité catalytique a été attribuée au complexe hydrurocarbonyle [HCo(CO)4] dont la formation est discutée selon des équilibres d'oxydo-réduction, en accord avec la littérature. Le cobalt est impliqué sous plusieurs formes, carbonyle ou non, parmi lesquelles le complexe ionique [PyH][Co(CO)4] a été identifié comme permettant la régénération de [HCo(CO)4] selon un équilibre acido-basique. Ces travaux présentent également la structure cristallographique inédite du complexe [Co(Py)6][Co(CO)4]2.

Hydroformylation of alkenes remains, nowadays, a major application in homogeneous catalysis. Annual production of oxo products is still increasing and cobalt carbonyl complexes are playing an important role in this field. The Institut Français du Pétrole has developed a biphasic catalytic system based on the association of a cobalt complex with a nitrogen-containing Lewis base in the presence of a non aqueous ionic liquid, which solves some of the former processes concerns of catalyst recycling and retains satisfactory catalytic activity. In this work, we focused on the understanding of the mechanisms involved in the catalytic behaviour of the {[Co2(CO)8]/Py/IL} system by the mean of high-pressure IR spectroscopic studies. Catalytic activity is to be attributed to the hydridocarbonyl complex [HCo(CO)4] of which formation lies on already suggested redox equilibriums. Cobalt is involved in this system under various forms, within which ionic [PyH][Co(CO)4] was identified as a potential source for [HCo(CO)4], according to an acid-base equilibrium. We also present here the X-ray crystallographic structure for the [Co(Py)6][Co(CO)4]2 ionic complex.