chim430 organometallique poly de cours 2012 2013
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Institut de Chimie Molculaire et des Matriaux dOrsay, UMR 8182Universit Paris-sud 11
Chim 430 : Slectivit en synthse organique et
chimie organomtallique
Version 2012 2013
Chimie organomtallique des lments detransition
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Organisation
Intervenants : Vincent Gandon (cours, TD), Sophie Bezzenine (TD),Christophe Bour (TD)
Coordinateur : Richard Gil
7 cours de 1h30 les 5, 7, 12, 14, 19, 26 septembre et 3 octobre
7 sances de TD de 1h30
1 examen le 24 octobre
PrrequisAtomistique et liaison chimique
Bases de cintique et de thermodynamique
Strochimie
Synthse organique de base
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Internet :
Cours du Pr Georges Stanley, Louisiana State University : chemistry.lsu.edu/stanley/Chem4571-stanley.htm
Disponible la bibliothque :
Organometallic Chemistry of the Transition Metals par Robert Crabtree (4me Edition, Wiley).
Advanced Inorganic Chemistry par Cotton et Wilkinson (Wiley Interscience)
Organotransition Metal Chemistry par Hill (Royal Society of Chemistry, 2002)
Chimie molculaire des lments de transition par Franois Mathey et Alain Sevin (ditions delcole polytechnique)
Chimie organomtallique par Didier Astruc (EDP Sciences, 2000)
Bibliographie
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Plan du cours
I- Introduction
II- Les liaisons mtal-ligandIII- Compter les lectrons de valence
IV- Le degr doxydation
V- Ractions lmentaires
VI- Attaque sur les ligands
VII- Catalyse
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I- Introduction
Un compos organomtallique contient un ou plusieurs mtaux lis desligands organiques
MC : liaison mtal-carbone
ML : ligand L organique
Exclut par exemple : K 2Cr2O7, KMnO4
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I- Quest-ce quun mtal ?
R I + Mg0 R Mg II
3s 2, 3 p
03s
0, 3 p
0
I
O
I
MgR
RMg
I
O
R
MgI
+ RMgIH3O+ OH
R
Un mtal est un lment qui aime donner (nombreux degrs doxydation accessibles )et recevoir des lectrons (acides de Lewis )
(raction de Grignard, 1899, Nobel 1912)
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I- La plupart des lments sont des mtaux
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RMgX(Grignard, 1899)RLi(Schlenk, 1917)
Et2AlClBu3SnH
lments de transition
Et2Zn(Frankland, 1847)
I- Exemples classiques dorganomtalliques
?
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I- Les complexes des lments de transition
un mtal, des ligands organiques, exemples :
FePtCH3
H3C
H3C
I
Pope, 1909plan carr
OC COCO
Reilhen, 1930ttrahdrique
Hieber, 1931octahdrique
Kealy/Pauson, 1951complex sandwich"linaire"
Hubel, 1958ttrahdrique
Vaska, 1965plan carr
FeOCOC CO
CO
H
H
IrCl
OC
Ph 3P
PPh 3
FeOC CO
CO
Fe
Fisher, 1964complexe carbniqueoctahdrique
FeOC
OC CO
CO
H
Me OMe
TaCH3
CH2
Schrock, 1975complexe carbniquettrahdrique
Fisher, 1975complexe carbyniqueoctahdrique
FeOC
Br COCO
COMe
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I- Les complexes des lments de transition
Pourquoi sy intresser ?
Produits naturels (hme, chlorophylle )Cyanocobalamine (vitamine B12)
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I- Les complexes des lments de transition
Mdicaments
Pourquoi sy intresser ?
O
OPt
O
O
H3N
H3N
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I- Les complexes des lments de transition
Produits de contraste (IRM)
Pourquoi sy intresser ?
N N
NN-O2C
-O2C
CO 2-
OH
OH
OH
Gd 3+
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I- Les complexes des lments de transition
Matriaux (diodes, pigments, conversion dnergie solaire )
Pourquoi sy intresser ?
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I- Les complexes des lments de transition
conomie dtapesconomie dnergie
(chimie verte)
Thermique (Berthelot, 1866)
Catalytique (Reppe, 1948)
Catalyse
Pourquoi sy intresser ?
400 C
< 5%
Ni(CO) 2(PPh 3)2cat.
quantitatif
50 C
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I- Les complexes des lments de transition
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I- Applications industrielles de la catalyse
Synthse de lacide actiquepar le procd Monsanto(1971)
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I- Applications industrielles de la catalyse
Polymrisation de Ziegler/Natta (1955, Nobel 1963)
polythylneH
H H
H [EtTiCl 4]C CH
H
H
H n
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I- La catalyse en chimie fine
OH
O
O
Cl OHOH
MeOO
OH
O
MeOO OH
Sporolide BNicolau, 2009
Synthse en 30 tapes dont 6 catalyses par des mtaux de transition
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I- Inconvnients des mtaux de transition
Souvent rares, parfois toxiques :
importance du recyclage : il faut en mettre trs peu
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II- Les liaisons mtal-ligand
z
x y
z
x y
z
x y
z
x y
z
x y
z
x y
z
x y
z
x y
z
x
y
d yz d xz d xy
d x - y 2 2 d z 2
p z p x p y
s
Les orbitales atomiques dun mtal :
Cl
TiCl Cl
Cl
Ex : liaison TiCl
T i : 3d 2, 4s 2
C l : 3 p 5
on peut accrocher 4 Cl, et il reste encorede la place pour accueillir des lectrons
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II- Les liaisons mtal-ligand
Liaison MCl ( + ),
les chlorures sont qualifis de ,-donneurs :
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II- Les liaisons mtal-ligand
Les phosphines sont -donneuses et -acceptrices
Les alcnes sont -donneurs et -accepteurs
Modle de Dewar-Chatt-Duncanson
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II- Les liaisons mtal-ligand
Le CO est -donneur et -accepteur
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II- Les liaisons mtal-ligand
La liaison mtal-ligand possde trois composantes ventuelles : une liaison covalente forte (mise en commun de deux lectrons, cest le minimum vital) une liaison du ligand vers le mtal (il faut que le ligand possde des doublets inutiliss), Une liaison du mtal vers le ligand (rtroliaison, il faut que le ligand ait de la place dans ses OM)
Les liaisons covalentes sont de deux types :
Soit le mtal et le ligand engage chacun un lectron dans la liaison (liaison purement covalente)
Ex : M Cl, M CH 3 , M H
Soit le mtal se contente de recevoir deux lectrons du ligand (liaison dative)
Ex : M PR 3 , M (alcne), M (CO), M (carbne)
Dans les deux cas, il sagit dun recouvrement axial dorbitales, donc dune liaison.
Les liaisons du ligand vers le mtal stablissent entre les doublets libres du ligand vers lesorbitales d inoccupes du mtal. Il sagit dun recouvrement latral dorbitales, donc dune liaison.Les rtroliaisons , plus faibles, sont issues de la donation dlectrons du mtal vers les orbitalesantiliantes du ligand (modle de Dewar-Chatt-Duncanson ). Il sagit dun recouvrement latraldorbitales, donc dune liaison.
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II- Les liaisons mtal-ligand
Donc, ne pas confondre :Complexe avec liaison, complexe avec liaison, -donneur avec liaison
PtCl
Cl Cl
Sel de Zeise, 1820complexe
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Lthylne est un ligand grce son nuage.Le sel de Zeise est donc qualifi de complexe
Cela ne veut pas dire que la liaison entre leplatine et lthylne soit une liaison
Cette liaison est principalement puis par retroliaison !
CrOC
OC
CO
complexe
CO
CO
H
H
La liaison HH sert de ligand !
(idem avec liaisons SiH, CH, CX)
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III- Compter les lectrons de valence
Souvenez-vous de la rgle de loctet pour les lments du bloc pB : 2 s 2, 2 p 1
3 H : 1 s 1
B* : 2s 1, 2 p 2
BH3
6 lectrons
acide de Lewis
H3NBH3H3N
8 lectronsautour du bore
N : 2 s 2, 2 p 3
3 H : 1 s 1
6 lectrons
base de Lewis
H3N 8 lectronsautour del'azote
Permet de prdirela ractivit, la stabilit
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III- Compter les lectrons de valence
Cest la mme chose pour les mtaux, sauf quil y a 10 lectrons de plus :
La rgle de loctet devient la rgle des 18 lectrons
2lectrons s
10lectrons d
6
lectrons p
+ + = 18 lectrons pour tre satur
PS : nous allons compter les lectrons via le modle covalent, il existe un autre systmebas sur le modle ionique
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III- Compter les lectrons de valence
Chaque phosphine apporte 2 lectrons :
ligand de type L
Une phosphine nentre en contact avec le mtalque par un seul atome :
coordination de type 1 (hapticit 1)
ex : Pd(PPh3)4 Pd : 5 d 8, 6 s 2, 6 p 0
de la place pour 8 lectrons
PPh
PhPh
PPh
PhPh
PPh
PhPh
PPh
PhPh
Ph 3P Pd
Ph 3P
Ph 3P
PPh 3 satur, 18 lectrons
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III- Compter les lectrons de valence
Chaque chlore apporte 1 lectron :ligand de type Xcoordination de type 1 (hapticit 1)
Chaque thylne apporte 2 lectrons :ligand de type Lcoordination de type 2 (hapticit 2)
ex : (C2H4)2PdCl2 Pd : 5 d 8, 6 s 2, 6 p 0
Pd
Cl
Cl insatur, 16 lectrons
H
H H
H H
H H
H
Cl : 3 p 5
Cl : 3 p 5
de la place pour8 lectrons
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Prdire la ractivit :
(C2H4)2PdCl 2 + CO (C2H4)(CO)PdCl 2 + C2H4
- C 2H4
(C2H4)PdCl 2CO
16 e
14 e
16 e
(C2H4)2(CO)PdCl 218 e
- C 2H4
COassociatif
dissociatif
trs probable
III- Compter les lectrons de valence
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Prdire la ractivit :
Cr(CO) 6 + MeCN Cr(CO) 5(MeCN) + CO
- CO
Cr(CO) 5MeCN
18 e
16 e
18 e
Cr(CO) 6(MeCN)20 e
- CO
MeCNassociatif
dissociatif trs probable
III- Compter les lectrons de valence
C l l d l
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Prdire la stabilit :
Ferrocne (Cp 2Fe)18 lectrons
Trs stable
(Pauson, 1951Wilkinson/Fisher, 1952
Nobel 1973)
Cobaltocne (Cp 2Co)19 lectrons
rducteur trs puissant,donne facilement Cp 2Co+trs stable (18 lectrons)
Nickelocne (Cp2Ni)20 lectronstrs ractif,
perd facilement un Cp
Fe Co Ni
III- Compter les lectrons de valence
III C l l d l
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Ligands communs Type Nombre dlectrons
H, halogne, alkyle, aryle, CN, COR,OR, OAc, NR2 X 1e
CO, NR3, PR3, RCN, RNC, carbnes, R2O L 2ealcne, alcyne L 2e
3-allyle LX 3e
4-butadine L2 4e
5-cyclopentadinyle L2X 5e
6-benzne L3 6e
M M
M X MM
MM M
1-allyle 3-allyle1 2
type X type L type X type LX type LX
5-cyclopentadinyle
III- Compter les lectrons de valence
III C l l d l
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Calcul du nombre dlectrons de valence, complexes neutres :
Stable ainsi, pas la place demettre plus dlectrons, le titaneest trop petit
Co
Rh
Cl
PPh 3Ph 3P
PPh 3 Rh : 5 s 2, 4 d 7 = 9 e
PPh 3 = 3 x 2 e
Cl = 1 e
16 lectrons
Fe
OC
OC
OC CO
COFe : 4 s 2, 4 d 6 = 8 e
CO = 5 x 2 e
18 lectrons
PPh 2Me3Si
SiMe 3
Co : 4 s 2, 3 d 7 = 9 e
P = 2 e
alcyne = 2 e
Cp = 5 e
18 lectrons
Ru
Cl
Cl
P(Cy) 3
P(Cy) 3
Ph
Ru : 4 s 2, 3 d 6 = 8 e
Cl = 2 x 1 e
P = 2 x 2 e
carbne = 2 e
16 lectrons
Ti : 4 s 2, 3 d 2 = 4 e
Cp : 2 x 5 eCl : 2 x 1 e
16 lectrons
Ti
Cl
Cl
III- Compter les lectrons de valence
III C t l l t d l
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Calcul du nombre dlectrons de valence, complexes chargs :
Co : 4s 2, 3d 7 = 9 e
N = 5 x 2 e
Cl = 1 e
20 lectrons
[Co(NH 3)5Cl]Cl 2
compos de [Co(NH 3)5Cl]2+ et de deux Cl
charge 2+ = 2 lectrons perdus !
18 lectrons
III- Compter les lectrons de valence
III Compter les lectrons de valence
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Calcul du nombre dlectrons de valence, complexes chargs :
V : 4 s 2, 3 d 3 = 5 e
CO = 6 x 2 e
17 lectrons
V(CO) 6
charge = 1 lectron gagn !
18 lctrons
Rh : 5 s 2, 4 d 7 = 9 eCO = 3 x 2 e
Alkyle = 1 e
16 lectrons
charge = 1 lectron gagn !
17 lctrons
OCRh
OC
CO
SO 3
la charge ne vient pas du mtal, mais du groupement SO 3
III- Compter les lectrons de valence
IV Degr doxydation
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IV- Degr d oxydation
Cest simple, mais il faut faire apparatre les liaisons datives car elles ne comptent pas :
Ph 3P Pd
Ph 3P
Ph 3P
PPh 3 est en fait Ph 3P Pd
Ph 3P
Ph 3P
PPh 3 car le palladium n'apporte "rien" dans la liaison
Pd
Cl
Cl Pd
Cl
Clest en faitle palladium apporte deux lctronspour former les liaisons Pd Cl
IV Degr doxydation
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IV- Degr d oxydation
Le degr doxydation, cest le nombre de liaisons covalentes sans compter les datives
On y ajoute un degr par charge positiveOn y retranche un degr par charge ngativeOn ignore les liaisons avec le mme lment
Ph 3P Pd
Ph 3P
Ph 3P
PPh 3
Pd
Cl
Cl
Fe
Co
Rh
Cl
PPh 3Ph 3P
PPh 3
Fe
OC
OC
OC CO
CO
PPh 2Me3Si
SiMe 3
Ru
Cl
Cl
P(Cy) 3
P(Cy) 3
Ph
V(CO) 6 [Co(NH 3)5Cl]2+
Pd(0)
Fe(II)
Rh(I)
Pd(II)Fe(0)
Ru(IV)
Co(I)
V(-I) Co(III)
Pt 2Cl64
Pt Pt
Cl
Cl
Cl Cl
Cl
Cl
2 2
Pt(I)
IV- Degr doxydation
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Mtaux de transition prcoces Mtaux de transition tardifs
faibles lectrongativits fortes lectrongativits Degrs doxydation levs degrs doxydation faibles Centres mtalliques durs centres mtalliques mous OXOPHILES (acides de Lewis) CARBOPHILES (acides de Lewis )
IV- Degr d oxydation
V- Raction lmentaire 1 : hydrolyse
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V- Raction lmentaire 1 : hydrolyse,oxydation
RMgXH3O+
RH
RMgXO2
ROH ou ROOHH3O+
RMgXCO 2
RCO 2HH3O+
Souvenez vous,les ractifs de Grignard sont trssensibles leau
(ce sont des bases) et lair
Les mmes ractions seront observes avecles alkyl-mtaux de transition.
La liaison MC est tout aussi fragile, sauf sielle est protge cintiquement
Stable lairCo
OC
CO 2Me
CO 2Me
V- Raction lmentaire 2 : complexation /
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V Raction lmentaire 2 : complexation /dissociation
Dj vu, en voici dautres :
Glissement dhapticit
(5
3)
Les solvants sont aussi des ligands !
Si peu dlectrons ? Tout est relatif !Gomtrie linaire impose, on nepeut pas en mettre plus
Ph 3PAu + + AuPPh 3
+
12 e
14 e
Co
OC CO18 e
+ CO Co
OC COCO18 e
Cp 2HfCl2 +
O
Cp 2HfCl2(THF)
16 e 18 e
V- Raction lmentaire 2 : complexation /
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Co
OC CO
18 e 16 e
Co
OC
h
- CO
RuCl- COD
RuCl
18 e
14 e
COD = 1,5-cyclooctadinyle
Le Cp pentamthyl scrit Cp* :
le complexe de dpart est Cp*Ru(COD)Cl
En chatouillant un peu (chauffage, irradiation)
V Raction lmentaire 2 : complexation /dissociation
Dj vu, en voici dautres :
V- Raction lmentaire 3 : change de ligands
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V Raction lmentaire 3 : change de ligands
Il sagit soit une combinaison de complexation et de dissociation
Cr(CO) 6 Cr(CO) 5(MeCN)- CO
Cr(CO) 5
MeCN
18 e 16 e 18 e
(C2H4)2PdCl 2CO
(C2H4)(CO)PdCl 2
16 e 16 e
(C2H4)2(CO)PdCl 2
18 e- C 2H4
dissociatif (type S N1)
associatif (type S N2)
(peut tre concert)
V- Raction lmentaire 3 : change de ligands
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avec au besoin un coup de pouce (chauffage, irradiation, mtathse danion),
AuPPh 3
+
12 e 14 e
Ph 3PAu Cl + AgSbF 6AuPPh 3
+
SbF 6-
14 e
- AgCl
Co
OC CO
18 e 16 e
Co
OC
h
- CO
Me3Si SiMe 3
18 e
Co
OC
Me 3Si
SiMe 3
V Raction lmentaire 3 : change de ligands
V- Raction lmentaire 3 : change de ligands
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soit le rsultat dune transmtallation : un ligand passe dun mtal un autre.
MX + mR MR + mXX = bon groupe partant (halogne, OTf )m = Li, Mg, Zn, Sn, Al, B
Ex :WCl6 + 6 AlMe3 WMe6 + 6 AlClMe2
V Raction lmentaire 3 : c a ge de ga ds
EtCp 2Zr
Et
ClCp 2Zr
Cl + 2 EtMgBr + 1 /2 MgBr 2 + 1 /2 MgCl 2
V- Raction lmentaire 4 : addition oxydante
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y
Il faut des lectrons d sur le mtal pour que a marche, oubliez les d 0 Composs non ou faiblement lectrophiles cassants : H 2, SiH, NH, CH, CC, SS, CX
Lorbitale de H2 interagitavec une orbitale vacantedu mtal.Une orbitale pleine dumtal interagit aveclorbitale* de H
2,
do un affaiblissement dela liaison conduisantinfine sa rupture
IrPh 3P
OC PPh 3
ClIr
Ph 3P
OC PPh 3
Cl
H H
IrPh 3P
OC PPh 3
H
H
Cl
Ir(I), 16 e Ir(I), 18 e Ir(III), 18 e
+H2
orbitale vacante
complexe intermdiare,
pas trs stable, peut ne pas exister
oxydation
relation cis des deux H
RhPh 3P
Ph 3P PPh 3
ClRh
Ph 3P
Ph 3PSiEt 3
H
Cl- PPh 3
RhPh 3P
Ph 3P
Cl
HSiEt 3Rh
Ph 3P
Ph 3P
Cl
H
SiEt 3cis
V- Raction lmentaire 4 : addition oxydante
-
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48
y
Les arylX et vinylX (X = halogne, OTf ) entrent galement dans cette catgorie :
Rh
Me 3P
Rh
Me 3P
P Pd P t Bu
t Bu
t Bu
t Bu
t But Bu
Pd(0), 14e
trs encombr !
- P t Bu3P Pd
t Bu
t But Bu
Pd(0), 12e
PhI
P Pd
t Bu
t But Bu
I
Ph
existence fugace
Pd(0), 14e
P Pd
t Bu
t But Bu
I
Ph
Pd(II), 14e
NMe 2
H
PdCl 2 NMe 2
Pd PdCl
NMe2
orthomtallation
- HClCl2H
V- Raction lmentaire 4 : addition oxydante
-
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49
Composs non ou faiblement lectrophiles incassables :* alcynes, alcnes
couplagesoxydants
Trs favorables,
Des liaisons CC sonttransformes en CCbeaucoup plus fortes
Me3P PtPMe 3
PMe 3RR
Pt
PMe 3
PMe 3R
R
platinacyclopropne -PMe 3
Pt(0) Pt(II)
Cp 2Zr Cp 2Zr
Zr(II), 14e Zr(II), 18e Zr(IV), 16e
Cp 2Zr
CpCo(CO) 2h
CpCo CpCo CpCo- 2 C O
2
Co(I), 18e Co(I), 14e Co(I), 18e Co(III), 16e
Cp 2Zr
Zr(II), 16e
CrPPh 2
Ph 2P
Cl
Cl
NMe CrPPh 2
Ph 2P
Cl
Cl
NMe
Cr(III), 15e Cr(V), 13e
chromacyclopentane
zirconacyclopentne
cobaltacyclopentadine
* On verra au moment de la mtathse que les alcnes peuvent parfois tre casss.
V- Raction lmentaire 4 : addition oxydante
-
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50
Composs lectrophiles : X 2 (X = halogne), O2, RX (X = gpt partant : halogne, OTf, OTs )
(Attention linversion deconfiguration si RX chiral !)
Ir
Ph 3P CO
PPh 3Cl
Ir
Ph 3P
OC PPh 3
Cl
CH3
BrIr(I), 16 e
Ir(III), 18 erelation trans
BrC
H
HH
IrPh 3P
OC PPh 3
Cl
CH 3
Ir(III), 16 e
+ Br
+
S N 2
Re
COCO
CO CO
COCl
H H
+ Re
COCO
CO CO
CO + Cl
Re(-I), 18e Re(I), 18e
Re
CO
CO CO
CO
1) dissociation 2) glissement d'hapticit 1 vers 3
Re(I), 18e
-CO
S N 2
V- Raction lmentaire 4 : addition oxydante
-
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51
Plus dexemples avec les drivs allyliques :
VIA UNE SN2 !!!
L Pd L
Pd(0), 14e
Pd
L
L
Pd(II), 16e
X
X = Cl, Br, OAc ...
X
OAc
R
H+ PdL 2
R
H
PdL 2OAc
V- Raction lmentaire 5 : limination rductrice
-
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52
Cest linverse de laddition oxydante, le mtal peut avoir envie de rcuprer des lectrons perdus
donc il doit en manquer(degr doxydation lev, faible nombre dlectrons
De plus, les ligands limins doivent tre en relation cis et la liaison cre doit tre forte (C C par exemple)
Pt
PPh 2
Ph 2P CH
3
CH 3
CH3
I
Pt(IV), 18e
Pt
PPh 2
Ph 2P CH 3
CH3
CH3
Pt(IV), 16e
Pt
PPh 2
Ph 2
P CH 3
Pt(II), 14e
+
PtPPh 2
Ph 2P CH 3
I
Pt(II), 16e
CH3CH3
+ I
- I
V- Raction lmentaire 5 : limination rductrice
-
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Autres exemples
ClCp*Ru Cp*RuCl +
(Ph 3P) 2ClRh
OO
RhCl(PPh 3)2 +
PdPh 3P
PPh 3
SiMe 3
SiMe 3 Pd(PPh 3)2 SiMe 3Me3Si+
V- Raction lmentaire 6 : insertion
-
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Formation dune liaison forte(gnralement C C),par couplage de deux ligands.
Cette opration cre
une lacune lectronique
Elle peut avoir lieu dans deux sens :
Dans tous les cas les ligandsconcerns doivent setrouver en relation cis
MnOC
OC CO
CH3
CO
CO
MnOC
OC CO
CO
O CH 3
MnOC
OC CO
CO
O CH 3
L
+L
Mn(I), 18eMn(I), 16e Mn(I), 18e
MnOC
OC CO
CH3
C
CO
Mn(I), 18e
MnOC
OC CO
CO
O CH 3
Mn(I), 16e
MnOC
OC CO
CH3
C
CO
Mn(I), 18e
MnOC
OC CO
CO
O
CH3Mn(I), 16e
implique un ligand anioniquequi effectue une attaquenuclophile sur un ligand neutre
implique un ligand neutre quis'insre dans une liaison M C
Migration :
Insertion :
O
O
V- Raction lmentaire 6 : insertion
-
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Bien quil existe deux processus distincts (la migration et linsertion), on parle en gnral sansdistingo dinsertion migratoire , ou tout simplement d insertion sans tenir compte du mcanisme
Ici, le ligand thyle se retrouve spar dun carbone du mtal, on parle donc dinsertion 1,1 .
Fe
C EtPh3P
O
*
FePh 3P
*
OEt
FeCOPh 3P
*
OEt
inversion
FePh 3P
*
O
Et
Fe
OCPh 3P
*
O
Et
rtention
Et migre
CO s'insre HMPA
CH3NO2
CO
CO
V- Raction lmentaire 6 : insertion
-
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Cas des carbnes :
Ici, le ligand phnyle se retrouve spar dun carbone du mtal, on parle donc dinsertion 1,1 .
W
CH3
Ph
H
W
CH2
PhNCMe
W
CH2
NCMe
Ph
Ph 3C
-
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V- Raction lmentaire 6 : insertion
-
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Aprs la premire insertion, le ligand mthyle se retrouve spar de deux carbones parrapport au mtal, on parle donc dinsertion 1,2 .
Cas des alcnes :
Cette raction correspond quasiment toute ractionde polymrisation catalyse par un mtal de transition !!
ZrCH 3 Zr
CH3Zr
CH3
ZrCH3
ZrCH
3
-
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V- Raction lmentaire 6 : insertion
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Cas particulier des alcnes et des hydrures :
La migration de lhydrure au niveau de lalcne complex donne lieu une espce rarement stable :un alkyl-mtal de transition prsentant au moins un atome dhydrogne en du mtal. La ractioninverse, souvent trs favorable, est appel-limination. Pour viter cette raction, il faut rapidementbloquer la lacune.
M H
HH
+
M H
HHH
HH
H
M
HH
HH H
migration
-limination
NbH R
*
*
Nb
*
*
RH
CONb
*
*
RH
CO
V- Raction lmentaire 6 : insertion
-
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Cas particulier des alcnes et des hydrures :
Parfois, il est possible disoler des complexes pour lesquels la lacune du mtal interagit avecla liaison CH. Ces intermdiaires prorganiss pour une -limination, ne sont gnralementque des tats de transitions. Leur existence dmontre la complexation de la liaison CH.La liaison CH sert de ligand, le mtal rtrocde des lectrons dans la * CH,par consquent celle-ci sallonge (1,20 au lieu de 1,09 )
Ce type de liaison sappelle liaison agostique (Brookhardt, Green, 1983)
Co
R3P
H
Co
R3P
+ H+
* *
Co
R3P
*
H
H
H
V- Raction lmentaire 7 : liminations nonrductrices
-
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rductrices
Cest linverse des insertions que nous venons de voir :
M
HH
HM
H
-limination
trs frquent
M
O
M
R
CO
dcarbonylation
assez rareR
M M
H
-liminationplus rare
R
H
H
R
V- Raction lmentaire 7 : liminations nonrductrices
-
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rductrices
Plus dexemples impliquant des -liminations :
Cp 2Zr HCp 2Zr H
- Et HCp 2Zr
ReCH3
Ph 3PH3C
*
+ Ph 3C+
HRe
Ph 3PH3C
*
CH2Re
Ph 3P
*
Re
Ph 3PH
*
Co
H3CH3C
*
Co
H3C
*
Co
H3CH
*
Co
Me 3P
*
CH2=CH 2
PMe 3
+ CH 4 +
V- Raction lmentaire 7 : liminations nonrductrices
-
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R1 X
'+
Pd II
H
H'
H
R1
'
'
*R1
R1
Pd 0
rductrices
Plus dexemples impliquant des -liminations :
Linsertion des alcnes est un processus SYN
La -limination aussi !
VI- Attaque sur les ligands
-
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Ractions de base : abstractions lectrophiles
Fe(CO) 2CpMe
DCl ou D 2SO 4ou CF 3CO 2D ...
DMe
rtention de strochimie
Fe(CO) 2Cp
D H
H D
t -Bu
Br2
Br
Br
H D
H D
t -Bu
+ BrFe(CO) 2Cp
inversion de strochimie
18e
ZrClCp 2
D H
H D
t -Bu
Br2Br
D HH
D
t -Bu
+ BrZrClCp 2
rtention de strochimie
16e
Cp 2ClZr BrBr
R DH
via
VI- Attaque sur les ligands
-
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66
Substitution lectrophile aromatique (Friedel-Crafts) :
Fe
DD
D DD CH 3COCl
AlCl3Fe +
D
D
D
D
H3COC
Fe +
DD
D COCH 3D
DH
- H+Fe
DD
D COCH 3D
D
-
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VI- Attaque sur les ligands
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69
Attaque nuclophile sur carbne :
(OC) 5CrOMe
Ph
RNH 2(OC) 5Cr
NHR
Ph
+ MeOH
(OC) 5CrOMe O
+
H+
(OC) 5CrOMe O
VI- Attaque sur les ligands
-
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70
Attaque nuclophile sur acylmtaux, premier cycle catalytique :carbonylation dhalognures
Br Pd(PPh 3)4 (cat.)
CO, MeOH, base
O
OMe
Pd(PPh 3)2
PhBr
Ph 3P Pd
Br
Ph 3P
Ph
CO
PPh 3
Ph 3P Pd
Br
CO
Ph
PPh 3
Ph 3P Pd
Br
PPh 3
Ph 3P Pd
Br
PPh 3
H
MeOHO
OMe
B:
HB+Br-
Pd(PPh 3)4
- 2 PPh 3
O
Ph
VI- Attaque sur les ligands
-
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Attaque nuclophile sur polynes et polynyles :Les polynes, tel que le benzne, ragissent gnralement avec les ractifs lectrophiles.Leur complexation un mtal renverse cette ractivit (effet umpolung ), ils deviennent ractifs vis--visdes nuclophiles.
Cr
OC COCO
MeLiCr
OC COCO
Me
H
La ractivit des polynes peut tre prdite. Des rgles qualitatives ont t dveloppes parGreen, Davies, et Mingos (1978).
Ces rgles concernent les complexes 18 lectrons ragissant sous contrle cintique.
VI- Attaque sur les ligands
-
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Attaque nuclophile sur polynes et polynyles:
Rgles de Green-Davies-Mingos :
1. Les polynes complexs (hapticit paire, ligand L)sont plus ractifs que lesligands polynyles (hapticit impaire, ligand LX)
2. Les ligands ouverts sont plus ractifs que les ligands ferms (cycliquestotalement conjugus)
3. Les polynes ouverts ragissent exclusivement par leur carbone terminal (lespolynyles ouverts ragissent gnralement par leur carbone terminal sauf si le mtal
est -basique).
Si deux rgles saffrontent, la rgle 1 lemporte sur la rgle 2.
> > > >> > > >
polynes polynyles
peu ractifs,Friedel-Crafts possible
VI- Attaque sur les ligands
-
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73
Fe +
OCOC
impair, ferm
pair, ouvert
Mo+
PPh 2
Ph 2P
pair, ferm
impair, ouvert CO
Mo+
Cp
impair, ouvert
pair, ouvert
Fe +
OC
OC
Nu
Fe
OC
OCNu
Nu = OR , SR , R 2NH, nolate, namine ...
Attaque nuclophile sur polynes et polynyles:
VI- Attaque sur les ligands
-
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74
Attaque nuclophile sur polynes et polynyles :lattaque a lieu en anti par rapport au centre mtallique
M
Nu
M
Nu
Fe +
OCOC
Nu+ Fe
OCOC Nu
VI- Attaque sur les ligands
-
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75
Attaque nuclophile sur polynes et polynyles :lattaque a lieu en anti par rapport au centre mtallique
PdL L
PdL L
NuNu
Nu
Mo+OC CO
Nu
Mo(CO) 2Cp
Nu
Mo(CO) 2Cp
H
H
Ph 3C+
Nu
Mo+(CO) 2Cp
Nu...
3-allyle
4-dine
VI- Attaque sur les ligands
-
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Attaque nuclophile sur polynes et polynyles : second cycle catalytiqueRaction de Tsuji-Trost
OAc + Nu -Pd(0)
Nu+ OAc -
ex : Pd(PPh 3)4
OAc
PdL 4
PdL 2
OAcL2Pd
PdL 2 AcONu -
AcO -
NuL2Pd
Nu
Strochimie : composs acycliques
VI- Attaque sur les ligands
-
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p y q
PhMe
OAc NaCH(CO 2Me)2Pd(PPh 3)4
PhMe
CH(CO 2Me) 2PhMe
OAc
ou PhMe+
CH(CO 2Me)2
92 : 8
PdMe Ph
rtention de strochimie de la double liaison et du centre strogne
(ce n'est pas toujours le cas)le mme rgioisomre majoritaire est obtenu dans les deux cas,intermdiaire commun !
Strochimie : composs cycliques
VI- Attaque sur les ligands
-
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y
R
OAc
R
Pd
Pd(0)
inversion
Nu
inversion Nu
R
rtention
CO 2Me
OAc
NaCH(CO 2Me) 2Pd(PPh 3)4
CH(CO 2Me)2
CO 2Me
CO 2Me
Pd
OAcHO
NaCH(CO 2Me) 2Pd(PPh 3)4 CH(CO 2Me) 2HO
VI- Attaque sur les ligands
-
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Attaque nuclophile sur polynes et polynyles :lattaque a lieu en anti par rapport au centre mtallique
5-dinyle
Mn+
OC COCO
RLiMn
OC COCO
R
H
CF 3CO 2H
CH3CN
R
+ H2
+ (CH 3CN) 3Mn(CO) 3+ 4-arne
Nu1
Fe(CO) 3
Ph 3C+H
H
Fe +(CO) 3 Fe(CO) 3
Nu1
Ph 3C+
Fe +(CO) 3
Nu1Nu2
Fe(CO) 3
Nu1Nu2R3NO
Nu1Nu2
VII- Catalyse
1955 Ziegler Natta, polymrisation des olfines ( Nobel 1963)
-
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80
1959 Procd Wacker, oxydation des olfines
1964 Banks Baley, mtathse des olfines
1965 Wilkinson, hydrognation des olfines pr RhCl(PPh 3)3 (Nobel 1973 pour le ferrocne)
1968-1971 Horner, Knowles, Kagan, hydrognation asymtrique des olfines
1970 Chauvin, mcanisme de la mtathse des olfines
1971 Procd Monsanto de fabrication de lacide actique
1971-1972 Couplage de Mizoroki-Heck
1980 Sharpless , poxydation asymtrique dalcools allyliques
1988 Noyori, hydrognation asymtrique des olfines
1975-1997 Schrock Grubbs , mtathse cyclisante des diolfines
2001 Knowles, Sharpless et Noyori reoivent le prix Nobel (catalyse asymtrique)
2005 Grubbs , Schrock et Chauvin reoivent le prix Nobel (mtathse)
VII- Catalyse
Hydrognation des alcnes :
-
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Hydrognation des alcnes :R + H2 R
LnM + H2 LnM
H
H
LnM-X + H2 LnM-H + HX
LnM + H2 + B: [L nM-H] + H+:B
addition oxydante
hydrognolyse
coupure htrolytique
Activation de H2 :
Addition oxydante : il faut des lectronsd donner (configurationd 2 ou suprieure) et une lacunepour accueillir H2.
Hydrognolyse : cas des mtauxd 0, des lanthanides et des actinides. Une lacune est galementncessaire pour accueillir H2 mais le degr doxydation ne change pas.
Coupure htrolytique : utilisation dune base externe, typique pour Ru(II)
VII- Catalyse
Hydrognation des alcnes : Ph 3P PPh 3 H PPh 3H
+ H2
-
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Catalyseur de Wilkinson :Rh(PPh3)3Cl
RhPh 3P Cl
RhPh 3P Cl
PPh 3
- PPh 3
RhPh 3P
PPh 3
Cl
Rh
Ph 3P
H PPh 3
Cl
H
Rh
Ph 3P
PPh 3
Cl
HH
R
- PPh 3
+ H2
Rh
Ph 3P
H PPh 3
Cl
H
R
R
RS
S = solvant f aiblement coordin
voie 1000 f ois plus lente
largement covalent, la r action est compatible avec la prsence d'aldhydes, de ctones,d'esters, de nitr iles ...
VII- Catalyse
Hydrognation des alcnes :TOF (h -1)
-
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83
Hydrognation des alcnes :
Rh
Ph 3P
Ph 3P PPh 3
Cl
Wilkinson
RhPPh 3
PPh 3PF 6Schrock-Osborn
PF 6Crabtree
650 700 13 ---
4000 10 --- ---
6400 4500 3800 4000IrPCy 3
N
Les catalyseurs cationiques, plus lectrophiles, sont les plus actifs. Ils favorisent la complexation delalcne, ce qui est souvent ltape cintiquement dterminante.
VII- Catalyse
Hydrognation des alcnes :
-
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84
y g
Ractivit des alcnes :
Slectivit :
CN > OH > > OEt >
R > >R
R> R >
R
RR >
R
RhPh 3P
Ph 3P PPh 3
ClO O
95%
H2, 25 CH
H
VII- Catalyse
Hydrognation des alcnes :
-
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85
y g
Chimioslectivit :
Gnralement pas touchs dans ces conditions douces :
R
O
H R R
OR C N R- NO 2
RhPh 3P
Ph 3P PPh 3
Cl
95%
+ +H2, 25 C
mais :
-
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VII- Catalyse
Hydrognation des alcnes : nantioslectivit
-
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Ligand de Knowles (DIPAMP, 1968)
95% des ractions dhydrognation utilisent des catalyseurs htrognes tel que Pd/C ou nickel deRaney. Cependant lacatalyse homogne domine enhydrognation asymtrique .
Le premier exemple dimportance industrielle date des annes 1970. Bill knowles (Monsanto) a montrquune version du catalyseur de Schrock-Osborn contenant un ligand bidentate de symtrie C2, le (R ,R )-DIPAMP, conduisait des produits hautement nantioenrichis aprs hydrognation dalcnes conjugusdrivs de lacide acrylique . Cette stratgie a t exploite ds 1974 pour la synthse industrielle de laL-DOPA, un anti-Parkinsonien puissant.
AcO
MeO
CO 2H
NHAc
L-Dopa (ou S -Dopa)97% ee
AcO
MeO
CO 2H HO
HO
CO 2HH2
cat. chiral
cat. = [Rh(( R ,R )-DIPAMP)COD] +BF 4- 100%95% ee
NHAc NH2
H3O+
P P
MeO
OMe
(R ,R )-DIPAMP
-
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VII- Catalyse
Hydrognation des alcnes : nantioslectivit, version simplifie du mcanisme.
-
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89
VII- Catalyse
Hydrognation des alcnes : nantioslectivit
i d d (DIOP 1971)
-
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90
Ligands de Kagan (DIOP, 1971)
PPh 2PPh 2
[Rh(cyclooctne) 2Cl]2CO 2H
NHAc
CO 2H
95%72% ee
NHAc
(espce active forme in situ )
O
O
-
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VII- Catalyse
Hydrognation des alcnes : nantioslectivit
Lig nds de Togni (JOSIPHOS 1994)
-
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92
Ligands de Togni (JOSIPHOS, 1994)
Fe
NO
H2
HNO
80% ee
NO
OCl
(S )-metolachlor (Ciba-Geigi puis Novartis)(herbicide)
Ir-1
P Ph 2 P
Me 2
1
O
NHN
O
O
Ph
Me
H2
O
NHN
O
O
Ph
Me
H H
99% de (+)-biotine (Lonza Fine Chemicals)(vitamine H ou B 7)
S
NHHN
O
H HCOOHRh- 2
Fe
PPh 2 P (t -Bu) 2
Me
2
VII- Catalyse
Hydrognation des alcnes : nantioslectivit
Ligands de Togni (JOSIPHOS 1994)
-
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93
Ligands de Togni (JOSIPHOS, 1994)
N.H3PO 4
OMe
NH
OMe89% ee
NCH 3
MeO
H
dextromethorphan(antitussif)
H2
Ir-3Fe P
OCH 3
P (t -Bu) 2
2
3
O
CO 2Me
O
CO 2MeH
H
methyl dehydrojasmonateou (++++)-cis -Hedione (Firmenich)(ingrdient de parfum)
H2
Ru- 4Fe P
4
PCy2Me
CF 3
2
VII- Catalyse
Hydrognation des alcnes : le ruthnium agit par activation htrolytique de H 2, pas de
changement du degr doxydation
-
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94
changement du degr d oxydation.Phase 1 : gnration de lespce active
Ru
Ph 3P
Cl PPh 3
Cl
PPh 3
+ B: + H2
RuPh 3P
Cl PPh 3
Cl
PPh 3
HH
+
RuPh 3P
Cl PPh 3
Cl
PPh 3
H
H:B
+
RuPh 3P
Cl PPh 3
H
PPh 3
+ HCl
RuPh 3P
Cl PPh 3
Cl
PPh 3
H- BH +
+B:
-ClRu
Ph 3P
Cl PPh 3
H
PPh 3
hydrogenolyse
coupure htrolytique
B:H + Cl
VII- Catalyse
Hydrognation des alcnes : le ruthnium agit par activation htrolytique de H 2, pas de
changement du degr doxydation
-
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Ru
Ph 3P
Cl PPh 3
H
PPh 3
Ru
Ph 3P
Cl PPh 3
H
PPh 3
R
Ru
Ph 3P
Cl PPh 3
PPh 3
R
RuPh 3P
Cl PPh 3
PPh 3
RHH
+
RR
H2
changement du degr d oxydation.Phase 2 : cycle catalytique
VII- Catalyse
Hydrognation des alcnes :
Cas des lanthanides (Tobin Marks) H
* *
-
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96
Cas des lanthanides (Tobin Marks)
(Cp*2LuH)2 est lun des catalyseurs
les plus actifs :
TOF = 120000 hr-1 sous 1 atm de H2 25 C !!
LuH
H Lu* *
LuH
*
*
LuH
*
*
R
Lu
*
*R
Lu
*
*R
H H
+ H2
R
R
VII- Catalyse
Hydrosilylation des alcnes et des alcynes :
Trs similaire lhydrognation. Catalyseurs classiques base de Pd, Pt, ou Rh.
-
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97
Trs similaire l hydrognation. Catalyseurs classiques base de Pd, Pt, ou Rh.
(Parish, 1978)
RhPh 3P
Ph 3P PPh 3
Cl
20%
H SiEt 3+0,001 mol%
SiEt 3
SiEt 3
+
65%
R R
H Si R3+R3Si
HPd(PPh 3)4
VII- Catalyse
Hydrosilylation des alcnes et des alcynes :
(Parish, 1978)
-
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98
( , )
RhPPh3
PPh3Ph3PCl
RhPPh3
PPh3Cl
H SiEt3
H Rh PPh3
PPh3
SiEt3
Cl
R
R
R
SiEt3H
ci s !
R SiEt3H
RhH PPh3
PPh3
SiEt3
Cl
RhH PPh3
PPh3
SiEt3
Cl
RhPPh3
PPh3
SiEt3
ClR
H
R
SiEt3
RhPPh3PPh3
SiEt3
ClEt3Si
HR
R SiEt3
H
H
isomrisation hydrosilylation
- PPh3
VII- Catalyse
Hydrocyanation des alcnes :
L H R
-
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99
R + HCN RNC
Hcat.
cat. = Ni[P(O(- o -Tol) 3]4
+ 2 HCNcat.
CNNC
adiponitrile
Nylon-6,6 (Du Pont)
NiL CN
L NiCNH
L
R
NiL
L
CN HR
NCH
R
[NiL2][NiL4]
HCN
VII- Catalyse
Hydroformylation des alcnes (raction OXO):
-
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100
Reprsente le processus de catalyse homogne le plus important en tonnage (+ de 20 millions de tonnespar an).Les aldhydes forms seront utiliss en synthse organique, comme ingrdient de parfum, ou commeprcurseurs dalcools entrant dans la composition des dtergents.
Les catalyseurs sont base de Co ou de Rh. Le premier avoir t utilis est Co2(CO)8 (Roelen, 1938). La
slectivit linaire vs branch peut tre contrle par la pression ou par la nature du catalyseur. Aujourdhuion utilise galement HCo(CO)3PBu3 ou HRh(CO)4 + PPh3 (Union Carbide) ou encore HRh(CO)4 + TPPTS(Rhodia).
R + CO + H2cat.
R O
HH+
R H
HO
linaire branch
120-170 C200 - 300 atm
cat. = Co 2(CO) 8
Co 2(CO) 8 + H2 2 HCo(CO) 4
-
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1/2 O 2 + H+
VII- Catalyse
Procd Wacker : synthse de lactaldhyde (utilis en synthse organique, dans l'industrie desmatires plastiques, des parfums et des colorants, comme agent de prservation alimentaire et commeagent de saveur.
-
8/12/2019 Chim430 Organometallique Poly de Cours 2012 2013
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102
Cl-
Cl3Pd
H2O
H+
Cl3PdH2C CH 2OH
2-
Cl-Pd
OH
ClCl
H Cl-
Cl3PdHC CH 3O
H
2-
2 Cl - +CH3
O+ HCl
Pd(0)
4 Cl -
2 Cu 2+
2 Cu +
1/2 O 2 + H
H2O
[PdCl 4]2-
+ O 2Pd/Cu
H2O H
O
VII- Catalyse
Procd Monsanto : synthse de lacide actique (1 million de tonnes par an)
deux cycles imbriqus
-
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103
MeOH + COcat. (Rh, I -)
MeCO 2H
cat. = [Rh(CO) 2I2]-, gnr in situ partir de RhCl 3, LiI et CO
140 C, 30-40 atm
RhI
OC CO
I
HI
CH3I
CH3OH
+ H 2O
RhI
OC CO
I
CH3
I
RhI
OC
II
CH3
O+ CO
RhI
OC
II
CH3
OCO
+ H2O
cycle A
cycle B
O
IH3C
O
OHH3C
VII- Catalyse
Ractions de couplage :
Une raction de couplageR-X + R'-SnR 3
Pd(0)
R-R' + XSnR 3STILLE
-
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104
Une raction de couplagepermet la formation duneliaison carbone-carbone partir de ractifs qui neragiraient pas entre eux enlabsence dun catalyseur. Laliaison cre implique le plussouvent deux carbonessp ousp 2, plus rarementsp 3(couplagesp 3 / sp ou sp 3 / sp 2rare, couplagesp 3 / sp 3 trsrare).Les couplages mettent donc en jeu des drivs aryliques,vinyliques ou actylniques.
(X = halogne, OTf)Ils portent le nom de leursinventeurs.
R-X + R' -ZnRPd(0)
R-R' + XZnR
R-X + R' -B(OH) 2Pd(0) R-R' + XB(OH) 2
R-X +Pd(0)
+ HXR'
R'
R
R-X +Pd(0)
+ HXR' R'R
NEGISHI
SUZUKI
HECK
SONOGASHIRA
KUMADA-CORRIU
HIYAMA
R-X + R' -MgClPd(0)
R-R' + XMgCl
R-X + R' -SiR 3Pd(0)
R-R' + XSiR 3
base
base
base
VII- Catalyse
Couplages despces organomtalliques (R-M)avec des halognures (ou triflates) :
Le catalyseur est
-
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105
R-X + R' -MPd(0)
R-R' + MX
L Pd L
PdL
L R
X
+ R-X
R' -MM-X
PdL
L R
R'
R' -R
transmtallation
souvent base dePd(0), mais pastoujours !
X = halogne, OTfM = MgX, ZrCp2Cl, ZnX, SnR3, B(OR)2, AlMe2, SiR3, Cu,
Mcanisme simplifi :
Ltape daddition oxydantencessite du Pd(0).
Celui-ci peut tre gnrin situ partir dune source de Pd(II),souvent moins coteuse et plusstable lair.
VII- Catalyse
Couplages despces organomtalliques (R-M)avec des halognures (ou triflates) :
PdCl2, Pd(OAc)2, ou encore Na2PdCl4 sont des complexes peu coteux qui peuvent tre transformsin situ en Pd(0) :
-
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106
en Pd(0) :
NEt
2
PdL 2XH
XPdL 2X2Et3N
HPdL 2X
NEt 2 X
PdL 2 + HX
-
PdL 2X2 XH
PdL 2X
X-HPdL 2X PdL 2 + HX
PdL 2X2 PdL 2X PdL 2 + R R2 R M R
R+ 2 MX
Pd2 PPh 3
Pd(OAc) 2Ph 3P
AcO
OAc
PPh 3
Pd 0(PPh 3)(OAc)- + AcO-PPh 3
+
H2OO=PPh 3 + AcOH
PPh 3Pd 0(PPh
3)2(OAc) - (espce active)
-
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VII- Catalyse
Couplages despces organomtalliques (R-M)avec des halognures (ou triflates) :
Couplage de Suzuki (1979)
-
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VII- Catalyse
Couplages despces organomtalliques (R-M)avec des halognures (ou triflates) :
Couplage de Suzuki (1979)
-
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110
L Pd L
Pd
L
L R
X
+ R-X
R' -B(OH) 3B(OH) 3X
Pd
L
L R
R'
R' -R
transmtallation
R' -B(OH) 2 + NaOH
VII- Catalyse
Couplage de Mizoroki-Heck : (1971-1972)
R X +Pd(0)
+ B HXR
-
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R-X + + Base -HXR'
R'Base
OHO 2C Br + OEt
O
Pd(OAc) 2 (5 mol%)P( o -Tol) 3 (20 mol%)
Et3N, 100 C
OHO 2CO
OEt
Br+ OEt
O
Pd(OAc) 2 (5 mol%)
P( o -Tol) 3 (20 mol%)
Et3N, DMF
OOEt
OTf+
O
Pd 2(dba) 3 (3 mol%)
L* (6 mol%)
i -Pr 2NEt, THF98% ee
L* =O
PPh 2PPh 2
VII- Catalyse
Couplage de Mizoroki-Heck : (1971-1972)
R X +Pd(0)
+ Base HXR
-
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112
Chimio- et rgiolectivit, un problme surtout strique :
R-X + + Base -HXR'
R'Base
CH2=CH2 > CH2=CH-OAc > CH2=CH-Me > CH2=CH-Ph > CH2=C(Me)Phkrel: 14000 970 220 42 1
CO 2Me
100 0
CN
100 0
Ph
100 0
CO 2Me99
1
Ph
100
80
20
Ph79
21 90 10
HO
VII- Catalyse
Couplage de Mizoroki-Heck : (1971-1972)
R3P Pd PR 3+ [HBase]X + [HBase]X
-
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113
R3P Pd PR 3
R
PdR3P X
PR 3
R
PdR3P PR 3
X
X
R'
+
R
PdR3P
PR 3R'
PdR3P
PR 3R'
R
PdR3P
PR 3 R'
RH
H H
H
+ R-X
R' R
+ Base - PR 3
R
PdR3P
X
R'+
R'
PdR3P
XR'
RH H
H
PdR3P
X R'
RH
R' R
+ Base
+ PR 3
+X
voie cationique voie neutre
VII- Catalyse
Couplage de Mizoroki-Heck : tape cl de -limination
-
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114
Pd LXH
HR
R'H
R'
RH Pd
L
X+
Pd LXH
RH
R'H R'R
H PdL
X+
produit major itaire
produit minoritaire
VII- Catalyse
Couplage de Sonogashira : (1975)
R-X +Pd(0)
+ HXR' R'R
-
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115
Cl Cl + H
Pd(PPh 3)4, CuI
BuNH 2, TA, 5 hCl
ClCl
+ HPd(PPh 3)4, CuI
BuNH2,
TA, 5 h
Cl
base
VII- Catalyse
Couplage de Sonogashira : (1975)
-
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116
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VII- Catalyse
-
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118
VII- Catalyse
Mtathse des alcnes
Une mtathse cest :Avec les alcnes, cela donne :
AB + CD AC + BD
R1+
R2 R1 R2+
-
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119
Catalyseurs classiques :
W(CO) 5Ph
Ph
(Katz)
Mo
N
Ph
i -Pri -Pr
O
O
t -Bu
t -Bu
(Schrock)
Ru
Cl
Cl
PCy3
PCy 3
Ph
(Grubbs I)
Ru
Cl
Cl
PCy 3
NN
Ph
(Grubbs II)
Ru
Cl
Cl
NN
(Hoveyda-Grubbs II)
Oi -Pr
VII- Catalyse
Exemple : mtathse croise
O
O
+
Mtathse des alcnes
-
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120
Exemple : mtathse cyclisante (RCM)
O
O
Omme cat.(phromone)
O O
OOH
OH
S
NO O
OOH
OH
S
N
epothilone 490
Ru
Cl
Cl
PCy 3
NN
Ph
CH2Cl2, 35 C
VII- Catalyse
Mtathse des alcnes
-
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VII- Catalyse
-
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VII- Catalyse
Mtathse des alcnes
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VII- Catalyse
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VII- Catalyse
Mtathse des alcnes
-
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VII- Catalyse
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VII- Catalyse
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VII- Catalyse
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VII- Catalyse
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132
Ni(CO) 2(PPh 3)2
Ni(CO)(PPh 3)2
i(CO)( h )
CO
prcatalyseur
-
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Ni(CO)(PPh 3)2
Ni(PPh 3)2
NiPh 3P PPh 3
NiPh 3P PPh 3
NiPh 3P
PPh 3
NiPh 3P PPh 3
Ni(PPh 3)2
CO
espce active du cyclecatalytique