IV-4-1- Etude préliminaire :
IV- 4-2- Résultats catalytiques pour la réaction de couplage croisé de Suzuki- Miyaura :
Un des challenges du couplage de Suzuki consiste à réaliser cette réaction en version asymétrique avec de bons excès énantiomériques et des temps de réaction satisfaisants25. Afin de tester et de comparer l’activité des ligands (R/S)-III-5a et (R/S)-III-12 sous leurs forme racémique en catalyse, nous avons réalisé des cinétiques lors de la réaction de référence qui est celle du couplage du parabromoanisol et de l’acide phénylboronique en présence des complexes de palladium correspondants à 1% et de carbonate de césium (base).
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Schéma 9 : Réaction de référence
Les résultats du suivi cinétique réalisé à température 60°C sont reportés sur la figure12.
Nous obtenons une sélectivité de 100%, n’ayant pas observé de sous produits sur le chromatogramme de la CPG, La figure 12 montre la cinétique des ligands (R/S)-III-5(a) et
(R/S)-III-12. Nous observons dès le premier prélèvement un rendement de 8% pour le
4-MBA et une conversion de 3% pour le PBA au bout de 2h de réaction à 60°C réalisée avec le complexe de palladium (R/S)-IV-2 à 1%, par ailleurs nous obtenons un rendement de 7% pour le 4-MBA et une conversion de 4% pour le PBA au bout de seulement 15 min de réaction à 60°C, réalisée avec le complexe de palladium (R/S)-IV-4 à 1%.
Figure 12 : Cinétique des complexes (R/S)-IV-2 et (R/S)- IV-4 à 60°c.
0 20 40 60 80 0 2 4 6 8 10 12 TEMPS EN HEURE R EN DE M EN T % (R/S)IV -4 (R/S)IV -2
Chapitre IV. Étude de la coordination de ligands ferrocéniques à chiralité planaire sur du palladium(II)
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Au delà, la réaction est plus lente, et semble même stagner pour nos deux complexes. Malheureusement, nous n’avons pas de point pour voir si nous atteignons 100% de conversion. Toutefois les cinétiques doivent être refaites en toute rigueur, optimisées et confirmées.
Nous pouvons cependant souligner la sélectivité et la réactivité de nos deux ligands pour cette réaction, dans des conditions relativement douces, avec de faibles quantités de catalyseurs.
Chapitre IV. Étude de la coordination de ligands ferrocéniques à chiralité planaire sur du palladium(II)
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IV-4-3- Conclusion :
Dans ce chapitre nous avons réalisé une étude de chimie de coordination de proligands phosphine ferrocénique hydrazone (R/S)-IV-1 et phosphine ferrocénique thionophosphine (R/S)-IV-3 sur le palladium(II), la réaction entre ces proligands et le PdCl2(acétonitrile)2
conduit aux complexes correspondants (R/S)-IV-2 et (R/S)-IV-4 respectivement :
(R/S)-IV-1 : (R/S)- 2,2-diméthyl, 1-((2-diphénylphosphino) ferrocéne) méthylène hydrazine
(R/S)-IV-2 : (R/S)- 2,2-diméthyl, 1-((2-diphénylphosphino) ferrocéne) méthylènehydrazine .PdCl2
(R/S)-IV-3 : (R/S)- 1,2- diphénylphosphine , 2-((2- méthyl sulfinato) ferrocéne)
(R/S)-IV-4:
(R/S)- [1,2- diphénylphosphine , 2-((2- méthyl sulfinato)ferrocéne)]2 .(Pd Cl)2
Ces composés ont pu être caractérisé car très stables à l’air, par RMN multinoyaux 1H,
13
C, 31P et diffraction des rayons X sur monocristal, cette dernière nous a révélé que la chimie de coordination de ces ligands bidentés dépendait en fait, soit de la nature de l’hétéroatome lié au métal ou/et des quantités de précurseur de Pd(II) utilisées pour la complexation, des travaux restent toutefois à effectuer, pour comprendre et confirmer le mode de formation de complexes monomères ou de dimères. Ces complexes obtenu ont été testé sous leur forme racémique, dans la réaction de couplage croisée de Suzuki-Miyaura, nous avons ainsi prouvé leur sélectivité et leur réactivité catalytique, qui nous paraissent dans un premier temps comparables, cependant, ces résultats doivent encore être optimisés et confirmés.
Chapitre IV. Étude de la coordination de ligands ferrocéniques à chiralité planaire sur du palladium(II)
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IV-5- Partie expérimentale du chapitre IV:
(R/S)- 2,2-diméthyl, 1-((2-diphénylphosphino) ferrocéne) méthylène
hydrazine
C
25H
25FeN
2P
(R/S)-IV-1
Fe
PPh2 N NMe2Dans un Schlenk, sous argon, sont introduits 100 mg (0,2 mmol) de (R/S)- 2,2-diméthyl , 1-((2-diphénylthiophosphino) ferrocéne) méthylène hydrazine (R/S)-III-5(a), 3ml de hexamethylphosphinetriamide sont ajoutés, le mélange réactionnel est laissé sous agitation à 120°C toute la nuit. Le produit brut est purifié par chromatographie flash sous argon, récupérer le pro-ligand ainsi purifié dans un Shlenk sous argon et évaporer le solvant. Le composé est obtenu sous forme d’une poudre jaune.
RMN 1H (300MHz, CDCl3):
δ(ppm): 7.6-7.1(m,10H PPh2 +1H CH), 4.93 (m, 1H, subst. Cp), 4.37 (t, J=2.5Hz , 1H, subst. Cp), 4.07 (s, 5H, Cp), 3.76 (m, 1H, subst. Cp), 2.74 (s, 6H, CH3).
RMN 31P (300MHz, CDCl3): δ(ppm): -21.4 (PPh2).
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(R/S)- 2,2-diméthyl, 1-((2-diphénylphosphino) ferrocéne) méthylène
hydrazine
.PdCl
2C
25H
25FeN
2PPdCl
2(R/S)-IV-2
Fe P Ph2 N NMe2 PdCl2Dans un Schlenk, sous argon, sont introduits 100 mg (0,23 mmol) de (R/S)- 2,2-diméthyl , 1-((2-diphénylphosphino) ferrocène) méthylène hydrazine (R/S)-IV-1 dans 6 ml de dichlorométhane distillé, la solution est refroidie à 0°C, ensuite 40mg (0,14mmol) de précurseur de Palladium [Pd(CH3CN)2 Cl2] sont ajoutés. Le mélange réactionnel est agité pendant 30 minutes à 0°C, le complexe est obtenu sous forme d’un précipité rouge.
RMN 1H (300MHz, CDCl3):
δ(ppm): 7.51-7.46(m, 1H, CH,+H PPh2 ), 7.28(s, H PPh2), 3.77 (m , H, subst. Cp), 1.87 (m, 1H, subst. Cp), 1.57 (s, 5H, Cp), 1.35-1.28 (m, 6H, CH3+1H, subst. Cp).
RMN 31P (300MHz, CDCl3): δ(ppm): 21.30 (FcP(Pd)Ph2).
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(R/S)- 1,2- diphénylphosphine, 2-((2-méthyl sulfinato) ferrocéne)
C
23H
20ClFe
(R/S)-IV-3
Dans un Schlenk, sous argon, sont introduits 100 mg (0,15 mmol) (R/S)- 1,2- diphénylthiophosphine , 2-((2-diphényldithionophosphino) méthyl ferrocéne) (R/S)-III-12 ,
2 ml de héxaméthylphosphinetriamide sont ajoutés, le mélange réactionnel est laissé sous agitation au reflux de toluène toute la nuit. Le produit brut est purifié par chromatographie flash sous argon, récupérer le pro-ligand ainsi purifié dans un Shlenk sous argon et évaporer le solvant, le composé est obtenu sous forme d’une poudre jaune pale (Rdt=67%).
RMN 31P (300MHz, CDCl3): δ(ppm):-6,31(PPh2).
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(R/S)- [1,2- diphénylphosphine, 2-((2- méthyl sulfinato) ferrocéne)]
2.
(Pd Cl)
2(C
23H
20ClFePPdS)
2(R/S)-IV-4
Dans un Schlenk, sous argon, sont introduits 60mg (0,1mmol) de (R/S)- 1,2- diphénylphosphine , 2-((2- méthyl sulfinato) ferrocéne) (R/S)-IV-3 dans 6 ml de dichlorométhane distillé, la solution est refroidie à 0°C, ensuite 33mg (0,11mmol) de précurseur de Palladium [Pd(CH3CN)2 Cl2] dans 6ml de dichlorométhane distillé sont ajoutés. Le mélange réactionnel est agité pendant 30 minutes à 0°C, le complexe de palladium est obtenu sous forme d’un précipité brun.
RMN 1H RMN(300 MHz,CDCl3)
δ(ppm): 7.56-7.27(m, 12H, Ph), 4.65 (m, 1H, subst. Cp), 4.23(s, 5H, Cp), 4.31 (m, 1H, subst.
Cp), 3.89 (m, 1H, subst. Cp), 3.60 (dd, J=46,9Hz, J=28,1Hz, 2H, CH2).
RMN 31P RMN(300 MHz,CDCl3): δ(ppm): 8.68 (FcP(Pd)Ph2) .
Chapitre IV. Étude de la coordination de ligands ferrocéniques à chiralité planaire sur du palladium(II)
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Procédure générale pour la catalyse en solvant classique:
Toutes les catalyses ont été réalisées sous atmosphère inerte (Argon), dans un Shlenk qui est d’abord chargé par l’acide phénylboronique (1,2 équivalent) et la base Cs2CO3 (2,3 équivalent) le tout est mis sous Argon, puis 9ml de THF distillé sont ajoutés , le diéthylène glycol dibutyléther (0,5 mmol) et 1ml de solution de complexes (R/S)-IV-2 ou (R/S)-IV-4 dans le THF (0,01 équivalent), le mélange est agité et chauffé à 60°c, enfin le parabromoanisol (1mmol, 1 équivalent) est introduit. Des prélèvements de 0,5 ml sont effectués à différents intervalles et sont introduits dans 1ml d’eau distillée acidifiée. Ils sont ensuite extraits avec 3*1ml d’éther diéthylique, chaque millilitre est filtré sur colonne de silice. Le filtrat est analysé par chromatographie en phase gazeuse.
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Conclusion
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Conclusion générale :
La synthèse asymétrique a connu une ampleur explosive ces dernières décennies, poussée par la demande accrue des industries pharmaceutiques cosmétiques, agro-alimentaires et transformation des hydrocarbures pour ne citer que celles-ci, en produits synthétiques chiraux purs identiques aux naturels à moindre cout tout en respectant l’environnement.
Au cours de ce travail, nous avons développé de nouveaux ligands thiophosphino- ferrocéniques de type hydrazone et dithionophosphine, ainsi que leurs complexes de métaux de transition, en particulier de palladium(II), dans le but d’étudier leur chimie de coordination ainsi que leurs propriétés catalytiques.
Des stratégies de synthèse modulables avec un nombre limité d’étapes ont permit d’accéder à une nouvelle famille d’hydrazones ferrocéniques, avec une variété de motifs : méthyle ou plus encombrant comme le phényle ; et de les caractériser par la spectroscopie RMN multinoyaux (1H, 13C, 31P), de masse à haute résolution ESI+, ainsi que par la diffraction des rayons X sur monocristal.
Les complexes de Pd(II), sont obtenu par complexation directe des proligands hydrazone et thiophosphine avec le précurseurs adapté de ce métal et ont été structuralement caractérisés par spectroscopie RMN multinoyaux (1H, 13C, 31P) et diffraction des rayons X sur monocristal. Cette dernière a montré que les complexes de palladium II relativement stables, sont des dimères dimétalliques ou monomères (suivant la nature du ligand, et solvants utilisés) de conformation plan carrée usuellement adoptée par le palladium.
Des testes catalytiques préliminaires, nous ont permis de prouver leurs sélectivité ainsi que leurs réactivité pour la réaction de couplage croisé de Suzuki- Miyaura.
Enfin, la thématique abordée sera poursuivie afin d’agrandir nos familles de ligands thiophosphino- ferrocéniques de type hydrazone et dithionophosphine notamment en les synthétisant sous forme énantiomériquement pure mais aussi en augmentant le nombre de motifs et de les valoriser en leurs trouvant de nouvelles applications, notamment en catalyse asymétrique.