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PA - C9 - CHI592 : Chimie organométallique et catalyse

Domaine > Chimie.

Descriptif

Les travaux de l'équipe "Hétérochimie et Coordination" au sein du Laboratoire de Chimie Moléculaire portent principalement sur l'étude de l'interaction métal-ligand (molécule organique qui se lie au métal) et les applications qui en découlent. De ce fait, les projets touchent à différents domaines : la chimie organique, la chimie organométallique, la chimie de coordination, la catalyse homogène, les études spectroscopiques et les calculs théoriques.


Nouveaux ligands pour la catalyse
⇒ Contact : Audrey Auffrant, poste 44 10, Mèl.

Nous nous intéressons au développement de ligands phosphorés originaux pouvant être actifs, ie participer à une étape clé d'activation. La plupart de nos ligands comportent la fonction imininosphosphorane (P=N), fortement électrodonneuse. Dernièrement, nous avons mis au point l'équivalent iminophosphorane des ligands salen et montré que combinés au yttrium, ils permettent d'obtenir des initiateurs stéréosélectifs pour la préparation biopolymères. De plus, ils sont capables de stabiliser des métaux dans des degrés d'oxydation originaux ce qui pourraient leur permettre de trouver des applications en chimie bioinorganique. Des projets en cours ont pour objectif la stabilisation des complexes oxo et le développement de catalyseurs à ligand actif.

Ref. T.-P.-A. Cao, G. Nocton, L. Ricard, X. F. Le Goff, A. Auffrant, Angew. Chem. Int. Ed., 2014, 53, 5, 1368-1372


Synthèse et catalyse asymétrique avec de nouveaux ligands phosphorés
⇒ Contact : Duncan Carmichael, poste 44 15, Mèl.

La conception et l’utilisation de nouvelles phosphines et ligands phosphamétallocènes sont les principaux centres d’intérêts de notre groupe. Nous avons une double approche, à la fois fondamentale et appliquée : fondamentale par l’étude et la préparation de molécules phosphorées paramagnétiques qui pourraient avoir des applications physico-chimiques comme des ligands redox actifs. Appliquée et plus classique par la synthèse de phosphines chirales pour la catalyse asymétrique, par exemple la classe des phospharuthénocènes énantiopurs ; un projet qui est soutenu en partie par Avecia PLC. L’évaluation du potentiel catalytique des nouveaux ligands chiraux sera entreprise avec d’autres laboratoires via des collaborations financées par l’Union Européenne. Ainsi des échanges avec les laboratoires d’Oxford, Heidelberg, Séville, Aarhus ou Bologne pourront être envisagés.

Ref. Duncan Carmichael, Jürgen Klankermayer, Eric Muller, K. Michal Pietrusiewicz, Louis Ricard, Nicolas Seeboth, Sylwia Sowa, Marek Stankevic, Organometallics, 2011, 30, 1804


Couplages croisés au cobalt
⇒ Contact : Corinne Gosmini, poste 44 12, Mèl.

Notre activité de recherche concerne essentiellement le développement de nouvelles réactions de couplage principalement catalysées par des halogénures de cobalt associés ou non à divers ligands phosphorés ou azotés. Nous réalisons également la synthèse de divers organométalliques, en particulier d'organozinciques, dans des conditions simples et douces. A côté des différentes réactions de couplage que nous développons grâce à la catalyse par les halogénures de cobalt, il serait intéressant de développer de nouvelles méthodes permettant de réaliser l’activation directe et in situ de molécules simples et à fort potentiel telle que le dioxyde de carbone. Nous souhaitons donc utiliser nos systèmes catalytiques au cobalt afin de réaliser la synthèse de dérivés carboxyliques grâce à l’activation directe de CO2, ceci dans des conditions douces, peu onéreuses et non dangereuses soit à partir d’organozinciques dont nous maîtrisons pour certains la synthèse soit via un organocobalt catalytique. Pour cela divers ligands synthétisés au laboratoire pourront être utilisés.

Ref. M. Corpet, X.-Z. Bai and Corinne Gosmini, Adv Synth Catal., 2014, DOI: 10.1002/adsc.201400369


Chimie organométallique des lanthanides
⇒ Contact : Grégory Nocton, poste 44 02, Mèl.

Les lanthanides sont des éléments relativement peu connus et pourtant extrêmement utiles, dont les domaines d’application s’étendent de la luminescence à la catalyse, le magnétisme, la biologie… Nous étudions la chimie organométallique de ces éléments en particulier dans leur valence +II (lanthanides divalents) et nous cherchons à obtenir des complexes stables des ions Sm, Tm, Dy, Nd et Yb. Ces composés sont tellement réactifs que certains d'entre eux sont capables de réagir avec l'azote moléculaire à température et pression ambiantes. Nous désirerions faire fonctionnaliser ces complexes de l'azote pour obtenir des composés utiles (amines). Par ailleurs, de nombreuses autres molécules réagissent avec ces complexes tels que les bases hétéro-azotés et phosphorés (pyridine, bipyridine, phosphinine…). Nous étudions de manière fine le transfert électronique qui se produit du métal vers le ligand aussi bien grâce à des méthodes spectroscopiques qu’à l’aide de la chimie théorique.

Ref. Grégory Nocton, Corwin H. Booth, Laurent Maron, Richard A. Andersen, Organometallics. 2013, 32, 1150-1158

Grégory Nocton, Wayne W. Lukens, Sergio S. Rozenel, Scott M. Melding, Corwin H. Booth, Laurent Maron, Richard A. Andersen, J. Am. Chem. Soc. 2014, 136, 8626-8641


Chimie de basse valence des métaux de transition
⇒ Contact : Grégory Nocton, poste 44 02, Mèl.

Nous étudions de nombreux métaux du bloc d (Ti, Zr, Fe, Co, V, Nb) qui possèdent des caractéristiques différentes mais nous recherchons à chaque fois à réaliser des synthèses de complexes de ces métaux dans leurs plus basses valences, c'est-à-dire des complexes riches en électrons. La difficulté pour synthétiser ces molécules se situe dans leur grande réactivité vis-à-vis de l’air et de l’eau, mais aussi d’autres substrats tels que certains solvants ou encore sur le ligand utilisé pour les stabiliser. Cependant, de leur grande faiblesse provienne leur grande force. En effet, parce qu’ils sont très réactifs, ils ont le potentiel de réagir avec de nombreuses molécules, dont certaines sont à l’accoutumé inertes chimiquement comme le diazote, par exemple. Si cette réactivité est contrôlée, il est alors possible d’envisager des transferts électroniques du métal vers le substrat dans la sphère de coordination du métal. Ce type d’étude est décrit dans la littérature comme l’activation de petites molécules par un centre métallique. C’est ce type d’étude que nous poursuivons vis-à-vis de N2, P4 ou encore le CO2. Ces études complètes concernent la synthèse organique pour les ligands, la synthèse inorganique pour la préparation des complexes ainsi que des études spectroscopiques pointues (RPE, Magnétisme, RMN) et des calculs théoriques.

Ref. Thomas L. Gianetti, Grégory Nocton, Stefan G. Minasian, Neil C. Tomson, A. L. David Kilcoyne, Stosh A. Kozimor, David K. Shuh, Tolek Tyliszczak, Robert G. Bergman, and John Arnold, J. Am. Chem. Soc. 2013, 135, 3224-3236


Langue du cours : Français

Credits ECTS : 20

Format des notes

Numérique sur 20

Pour les étudiants du diplôme Diplôme d'ingénieur de l'Ecole polytechnique

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