Dendrimères phosphorés & catalyse en milieu aqueux

Phosphorus dendrimers & catalysis in aqueous media

• Auteur / Autrice : Paul Servin
• Direction : Anne-Marie Caminade
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Chimie macromoléculaire et supramoléculaire
• Date : Soutenance en 2007
• Etablissement(s) : Toulouse 3

Mots clés

Mots clés contrôlés

Liquides

Catalyse

Phosphore -- Composés

Dendrimères

Mots clés libres

Phosphorus

Dendrimers

Catalysis

Water soluble

Pta

Pnp

Résumé

A la fin des années 70, les premiers pionniers commencèrent à réaliser des réactions catalytiques en milieu aqueux. Leurs travaux furent remarqués mais ne suscitèrent pas un engouement général de la communauté scientifique. Aujourd'hui, un changement complet a eu lieu : dans le monde entier des équipes de recherche développent des réactions catalytiques en milieu bi- ou monophasique, hétérogène, homogène et toute autre combinaison possible avec l'eau comme solvant « mineur », « majeur » ou unique solvant. Une alternative à la méthode de synthèse généralement employée des dendrimères phosphorés a été développée permettant l'obtention de dendrimères hautement fonctionnalisés. Ces derniers pourront trouver à l'avenir un fort attrait dans le domaine de la catalyse en raison de la haute concentration locale de centres métalliques. Différents ligands d'intérêt ont été greffés sur dendrimères comme des ligands « P-N-P », bipyridine, scorpionate et des ligands du type PTA (1,3,5-triaza-7-phosphaadamantane). Dans ce dernier cas les dendrimères obtenus se sont montrés solubles dans l'eau. L'activité catalytique a été étudiée dans des réactions de type Heck, Suzuki, Sonogashira, des réactions d'isomérisation d'alcools allyliques et d'hydratation d'alcynes. Dans de nombreux cas, les dendrimères ont montré une activité accrue (effet dendritique) par rapport à celle des monomères correspondants. Le résultat le plus favorable a été obtenu dans la réaction de Heck : l'activité du dendrimère est approximativement trois fois supérieure à celle du monomère. Une explication à ce résultat spectaculaire pourrait être une stabilisation plus efficace du catalyseur par le dendrimère.

In the late 70's the first pioneers started to do catalysis in aqueous media. Their work was noted but was not embraced by the general scientific community. Today this has dramatically changed and people all over the world are running catalysis in biphasic, monophasic, heterogeneous, homogeneous and any other combination possible with water as the minor, major or sole solvent. During the synthesize of the most commonly used phosphorus dendrimer an alternative approach was found which yielded a highly functionalised dendrimer. This dendrimer might one day have an impact in the field of catalysis due to the possible high local concentration of metal centres. Several interesting ligands were grafted on the dendrimer such as a P,N,P-ligand, a bipyridyl ligand, a scorpionate ligand and a PTA (1,3,5-triaza-7-phosphaadamantane) ligand. With the PTA ligand we managed to have a water-soluble dendrimer due to the alkylation of one of the nitrogen atoms in the adamantane-like structure. The catalytical activity was investigated in reactions such as Heck, Suzuki, Sonogashira, allylic alcohol isomerization and hydration of alkynes. Several other catalytical reactions were also tested but with dubious success. In many cases the dendrimer showed an increased activity (dendritic effect) in comparison to the monomer. The most favourable results, for the dendrimer, were with the Heck reaction. In this reaction the activity of the dendrimer was approximatively three times higher than the reactivity for the monomer. A feasible reason for this spectacular result can be that the dendrimer was stabilizing the catalyst more efficiently than the monomer.