Description de la structure du composé (R/S)-III-5(a) :
III- 4-5-1- RMN multi noyaux de (R/S)-5(b):
a) RMN 1H de (R/S)-III-5(b):
La figure montre que le proton HC=N de la fonction hydrazone se trouve légèrement blindé δ=8.22ppm, cela est du probablement, à l’encombrement crée par les deux groupements benzyle et phényle, l’apparition de multiplets entre δ=7.80-6.96 ppm intègrent 20 H des quartes cycles phényles, et deux doublets à δ=5.12ppm et δ=4.93ppm des deux protons CH2. CH2 Ph Cp 20H aromatiques CH=N Cp subs Fe PPh2 S N N Ph CH2Ph
Chapitre III. Synthèse et caractérisation de nouveaux ligands ferrocéniques bidentés
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b) RMN 31P de (R/S)-III-5(b):
Un léger déplacement de l’ordre de δ =0.5ppm est toutefois à noter pour le pic du phosphore.
Chapitre III. Synthèse et caractérisation de nouveaux ligands ferrocéniques bidentés
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c) RMN 13C de (R/S)-III-5(b):
L’apparition de deux singulets des deux carbones quaternaires des deux cycles phényles à δ= 148 ppm et δ= 135.7 ppm, ainsi que cinq singulets représentant les autres carbones des deux cycles phényles entre δ= 129.2-114.3 ppm et enfin un singulet à δ= 49.7 ppm correspondant au carbone CH2.
III-4-5-2- Par spectroscopie de masse à haute résolution ESI+de
(R/S)-III-5(b):
Le spectre de fragmentation en spectroscopie de masse ESI+ a également confirmé nos résultats en donnant un pic majoritaire de masse M+1=611.1370 (C36H32FeN2PS ) correspondant à notre composé (R/S)-III-5(b).
CH2 CP CP subs CPquat CH Ph PPh2 quat PPh2 Phquat
Chapitre III. Synthèse et caractérisation de nouveaux ligands ferrocéniques bidentés
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III-4-5-3- Etude cristallographique de (R/S)-III-5(b):
Bien que les différentes analyses soient identiques, on observe en fonction des conditions de cristallisation, la formation de deux types de cristaux que nous appellerons
(R/S)-III- 5(b) et (R/S)-III-5(b’). Ce polymorphisme peut être lié à des variations de
conditions de cristallisation (température, solvant…).
Les cristaux sélectionnés sont noyés dans une huile perfluorée et montés sur une tête goniométrique qui est ensuite placée sous courant d’azote à froid sur le diffractomètre XCALIBUR Sapphire1 pour le cristal (R/S)-III- 5(b) et à température ambiante sur le diffractomètre GEMINI EOS pour le cristal (R/S)-III- 5(b’). Les données sont enregistrées avec la radiation Kα du molybdène.
Les structures des deux composés (R/S)-III-5(b) et (R/S)-III-5(b’), sont résolues grâce au programme SIR97 et l’affinement des atomes hors hydrogène est réalisé à l’aide du programme SHELXL-97. Les atomes d’hydrogène ont été placés en position calculés et n’ont pas été affinés mais traités en mode ‘riding’ sur l’atome de carbone auquel ils sont liés. Les données cristallographiques et les résultats de l’affinement sont donnés dans le tableau 6:
Tableau 6: Données cristallographiques des composés (R/S)-III-5(b) et (R/S)-III-5(b’)
Composé (R/S)-
III-5(b)
(R/S)-III-5(b’)
Diffractomètre XCALIBUR Sapphire1 GEMINI Eos
Formule C36H31FeN2PS C36H31FeN2PS
Poid moléculaire 610,51 610,51
Température, K 180(2) 293(2)
Longueur d’onde, Å 0,71073 0,71073
Système cristallin Monoclinique Monoclinique
Groupe d’espace P 21/n C2/c a, Å 13,7693(7) 16,0653(5) b, Å 9,3375(4) 11,3484(3) c, Å 22,6254(9) 32,9524(12) 90,0 90.0 97,990(4). 96,913(3). 90,0 90,0 Volume, Å3 2880,7(2) 5964,1(3) Z 4 8 Densité (calc), Mg/m3 1,408 1,360
Chapitre III. Synthèse et caractérisation de nouveaux ligands ferrocéniques bidentés 74 Absorption, mm-1 0,681 0,658 F(000) 1272 2544 Taille du crystal , mm3 0.43 x 0,28 x 0,08 0,14 x 0,11 x 0,06 Domaine en θ, ° 2,64 to 26,37 2,97 to 26,37 Réflections mesurées 13320 31308
Réflections uniques (Rint) 5884 (0,0299) 6090 (0,0587)
“Completeness”, % 99,9 99,8
Correction d’absorption Multi-scan Multi-scan
Transmission Max. / min. 1,0 / 0,64022 1,0 / 0,856
Affinement F2 F2
Données/paramètres 5884 / 370 6090 / 361
“Goodness-of-fit” sur F2 1,202 1,253
R1, wR2 [I>2(I)] 0,0380, 0,1078 0,0741, 0,1290
R1, wR2 (toutes les données) 0,0549, 0,1161 0,0867, 0,1331
Densité résiduelle, e.Å-3 0,455 / -0,373 0,708 / -0,660
Il apparait clairement que les deux composés ont une même formule chimique mais des groupes d’espace différents.
Desciption de la structure des composés
(R/S)-III-5(b) et
(R/S)-III-5(b’) :
(R/S)-III-5(b) :
La structure du composé est donnée dans la figure 5. Le grouped’espace est monoclinique P21/n qui est un groupe non standard correspondant au P21/c. Il s’agit du composé substitué en 1,2 sur l’un des cycles Cp par la diphénylthiophosphine et par la benzylphénylméthylènehydrazone.
Chapitre III. Synthèse et caractérisation de nouveaux ligands ferrocéniques bidentés
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Figure 6 : Vue moléculaire du composé (R/S)-III-5(b) avec le label des atomes. Le
déplacement des ellipsoïdes est dessiné avec 50% de probabilité. Les atomes d’hydrogène ont été omis pour plus de clarté.
Chapitre III. Synthèse et caractérisation de nouveaux ligands ferrocéniques bidentés
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Le phosphore de la phosphine est pratiquement coplanaire avec le Cp auquel il est attaché avec un écart par rapport au plan de -0,038(4) Ǻ. Le soufre est endo par rapport à ce
cycle avec une distance de -1,183(5)Ǻ . Le plan contenant la
benzylphenylméthylènehydrazine (C2,C21, N1,N2) fait un angle dièdre de 9,2(3)° avec le Cp. Les deux Cp sont en conformation décalée (=24,8(2)) et ces cycles forment entre eux un angle dièdre de 1,9(2)° .
L’empilement est contrôlé par des interactions faibles de type C-H….π se formant soit entre le carbone C124 d’un des phényles de la diphénylphosphine et le cycle benzyle C222-C227, soit entre le carbone C224 du benzyle et le centroide du cycle phényle C111-C116. (tableau7).
Tableau7 : Liaisons hydrogène.
C-H(Ǻ) H---X(Ǻ) C-H---X(Ǻ) C---X(°)
C(124)-H(124)…Cg(2)i 0,95 2,69 153 3,558(3)
C(224)-H(224) …Cg(1)ii 0,95 2,99 136 3,732(3)
Codes de symétrie : (i) x-1, y,z ; (ii) 3/2-x, y-1/2,1/2-z
Cg(1) est le centroide du cycle C(111)---C(116) Cg(2) est le centroide du cycle C(222)---C(227)
Chapitre III. Synthèse et caractérisation de nouveaux ligands ferrocéniques bidentés
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(R/S)-
III-5(b’) :
Ce composé cristallise dans le groupe d’espace C2/c et une vue de la structure est donnée sur la Figure 6 :Figure 7 : Vue moléculaire du composé (R/S)-III-5(b’) avec le label des atomes. Le
déplacement des ellipsoïdes est dessiné avec 50% de probabilité. Les atomes d’hydrogène ont été omis pour plus de clarté.
La comparaison des structures en utilisant le programme MOLFIT intégré dans la chaine WINGX conduit à la figure suivante. Elle est obtenue en réalisant le meilleur accord des deux fragments hydrazones de chaque molécule. On retrouve les mêmes caractéristiques concernant la position du phosphore et du soufre par rapport au cyclopentadiène. La différence la plus marquante est l’existence d’un désordre sur le cyclopentadiène non
Chapitre III. Synthèse et caractérisation de nouveaux ligands ferrocéniques bidentés
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substitué, par rotation autour de l’axe du Cp. On peut définir un modèle avec le Cp désordonné statistiquement sur deux positions. Ce désordre a été traité avec les outils disponibles sous SHELXL-97 (contraintes sur les distances et angles : commande SAME et utilisation des options PART).
Figure 8 : Comparaison des deux polymorphes (R/S)-III-5(b) (rouge) et (R/S)-III-5(b’)
(noir) à l’aide de la commande MOLFIT du programme PLATON
En dehors du désordre, la différence que l’on peut noter est l’orientation du groupement benzyle par rapport au fragment ferrocénique. Dans le composé 5(b) (rouge) le benzyle est exo alors que dans le composé 5(b’) (noir) il est endo. Ce qui est certainement le fait d’interactions faibles de type C-H…π comme cela est souligné dans le Tableau 8
Chapitre III. Synthèse et caractérisation de nouveaux ligands ferrocéniques bidentés 79 Tableau 8: Interactions C-H… π C024-H024 … Cg1 0,95 2,88 136 3,609(5) C215-H215 …Cg3i 0,95 2,81 135 3,527(5) C223-H223…Cg4ii 0,95 2,85 154 3,705(5) C225-H225…Cg2iii 0,95 2,74 156 3,604(6) C225-H225… Cg2aiii 0,95 2,77 157 3,646(7) C7A-H7A…Cg5 0,95 2,80 168 3,718(13)
Codes de symétrie : (i) ½-x, 3/2-y, -z ; (ii) x, 1+y, z ; (iii) 1-x, y, ½-z
Cg1 est le centroide du Cp1 Cg2 est le centroide du Cp2
Cg2a est le centroide du Cp2a (désordonné) Cg3 est le centroide du cycle C121---C126 Cg4 est le centroide du cycle C111---C116 Cg5 est le centroide du cycle C221---C226
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III-4-6- Adaptation du procédé à d’autres précursseurs:
Dans la même lignée que leurs prédécesseurs, Il nous a paru intéressant de synthétiser des ligands ferrocéniques disubstitués en position 1,1’.
III-4-6-1- Synthèse d’un dérivé ferrocénique disubstitué en position
1,1’ par une phosphine et une hydrazone :
Le carbaldéhyde ferrocénique commercial III-6, est traité d’après une procédure publiée46 afin d’obtenir un carbaldéhyde ferrocénique phosphine disubstitué en position 1,1’. Pour ce faire, nous ajoutons un équivalent d’un sel de N-methylpiperazine dans du THF, suivie d’une lithiation avec du But
Li qui sera majoritairement (90%) dirigé vers la position1 sur le deuxième cyclopentadiène à cause de la conformation bateau de la pipérazine, qui par sa taille, crée un encombrement stérique et force le lithium à se placé sur le cycle non substitué avec une haute régio sélectivité. En opérant comme pour le composé (R/S)-III-2, nous pourrons avoir notre carbaldéhyde ferrocénique III-7 substitué en position 1 par la phosphine protégée.
1: THF, 2:T.a 2h, 3:ButLi, 4:PPh2Cl2, 5:S8
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Ensuite, pour synthétiser l’hydrazone ferrocénique disubstituée en position 1,1’ III-8, nous avons adapté en tout points la même procédure que celle utilisée pour la synthèse du composé (R/S)-III-5(a),
Schéma 10 : Synthèse du composé III-8
Cela nous a permit d’obtenir le composé III-8 sous forme d’une poudre marron (Rdt=57%) qui est recristallisée par diffusion lente dans le pentane, pour obtenir après quelques jours, des cristaux bruns sous forme d’aiguilles, que nous avons pu caractériser par RMN 1H et 31P. Sa structure a ensuite été confirmée par diffraction des rayons X sur monocristal.
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