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Vincent Gandon Institut de Chimie Moléculaire et des Matériaux d’Orsay, UMR 8182 Université Paris-sud Sélectivité en catalyse moléculaire : Assistance de la chimie théorique III ème Journée de Simulation Numérique en Chimie à Paris-Sud 12 novembre 2014

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Vincent Gandon

Institut de Chimie Moléculaire et des Matériaux d’Orsay, UMR 8182 Université Paris-sud

Sélectivité en catalyse moléculaire :

Assistance de la chimie théorique

IIIème Journée de Simulation Numérique en Chimie à Paris-S ud

12 novembre 2014

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2

Thermal (Berthelot, 1866)

Catalytic (Reppe, 1948)

Catalytic (Vollhardt, 1970)

Metal-Catalyzed [2+2+2] Cycloaddition of Alkynes

Stoichiometric (Vollhardt, 1970)

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CpCo(CO)

CoCp(CO)

CoCp

CpCo

CpCo

Co

CpCo

CpCo

CO

CO

Co

OC CO

Cp

3

Cobalt-Catalyzed [2+2+2] Cyclotrimerization of Alkynes

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CpCo(CO)

CoCp(CO)

CoCp

CpCo

CpCo

Co

CpCo

CpCo

CO

CO

Co

OC CO

Cp

4

Cobalt-Catalyzed [2+2+2] Cyclotrimerization of Alkynes

Albright, T. A. J. Am. Chem. Soc. 1999, 121, 6055Koga, N. Bull. Chem. Soc. Jpn. 2005, 78, 781

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5

B3LYP/6-311+G(2d,2p)

∆E (kcal/mol)

Metal-Assisted [4+2] Cycloaddition

J. Am. Chem. Soc. 2007, 129, 8860

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PPh3 C2H4 THF

6J. Am. Chem. Soc. 2007, 129, 8860

Unassisted [4+2] Cycloaddition

PH3 PMe3 CO

0.0

Co

L

CpEE

CpCoL +

E

E

CpCo

L

+E E

CpCo

L

EE

(E = CO2H)

+18.0

29.8

29.2

90.8

B3LYP/6-311+G(2d,2p)

∆E (kcal/mol)

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7Chem. Eur. J. 2007, 13, 7466

∆H298 (kcal/mol)

B3LYP/6-311+G(2d,2p)

Tethered Systems

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8Chem. Eur. J. 2007, 13, 7466

∆H298 (kcal/mol)

B3LYP/6-311+G(2d,2p)

Tethered Systems

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9Chem. Eur. J. 2007, 13, 7466

Tethered Systems

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Cycloisomerization of enynes: Pt(II)

P

Pt(PhCN)2, (BF4)2

P

Ph Ph

Ph Ph 1

[Pt] (10 mol%)

CHCl3, rt, 20 h

[Pt] = PtCl2, 83%[Pt] = 1, 92%

2 3

MeO

MeO

MeO

MeO

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B3LYP/LANL2DZ(Pt)/6-31G(d,p)

Cycloisomerization of enynes: Pt(II)

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Cycloisomerization of enynes: Pt(II)

B3LYP/LANL2DZ(Pt)/6-31G(d,p)

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Electrospray ionization tandem mass spectrometric experiments.Consecutive CAR/CID sequences (Collision-Activated Reaction, Collision-Induced Dissociation)

Mass spectroscopy (CAR/CID)

Cycloisomerization of enynes: Pt(II)

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Mass spectroscopy (CAR/CID)

Cycloisomerization of enynes: Pt(II)

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Cycloisomerization of enynes: Pt(II)

ChemCatChem 2009, 1, 138Chem. Sci. 2011, 2, 2417

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Chatani, Org. Lett. 2006, 8, 2155

Cycloisomerization of enynes

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Yu, A. J. Org. Chem. 2014, 3, 842Yu, J. Org. Chem. 2014, 79, 3809Yu, J. Org. Chem. 2012, 77, 8527

B3LYP/LANL2DZ(Ga)/6-31G(d)

Cycloisomerization of enynes

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18

Yu, A. J. Org. Chem. 2014, 3, 842Yu, J. Org. Chem. 2014, 79, 3809Yu, J. Org. Chem. 2012, 77, 8527

B3LYP/LANL2DZ(Ga)/6-31G(d)

Cycloisomerization of enynes

∆G298 (kcal/mol)

V1

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Diapositive 18

V1 le trans nonconj est écrit cis dans le papier !Vincent; 10/11/2014

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Cycloisomerization of enynes

Yu, A. J. Org. Chem. 2014, 3, 842Yu, J. Org. Chem. 2014, 79, 3809Yu, J. Org. Chem. 2012, 77, 8527

B3LYP/LANL2DZ(Ga)/6-31G(d)

GaCl2

H

H

GaCl2

H

H

H

G = 12.4 kcal/mol

G = 9.2 kcal/mol

+

H

GaCl2

+

∆G298 (kcal/mol)

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B3LYP/LANL2DZ(Ga)/6-31G(d)

Cycloisomerization of enynes

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Cationic Gallium(III) Complexes

Ga-F(1) 1.920(4) ÅSb-F(1) 1.987(1) ÅSb-F(2,3,4,5,6)av 1.87 Å

Inorg. Chem. 2013, 52, 11493Inorg. Chem. 2013, 52, 506Organometallics 2014, 33, 594

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Cycloisomerization of enynes

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Cycloisomerization of enynes

B3LYP/6-31G(d)

∆G298 (kcal/mol)

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Cycloisomerization of enynes

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B3LYP/6-31G(d)

Cycloisomerization of enynes

∆G298 (kcal/mol)

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26

Cycloisomerization of enynes

B3LYP/6-31G(d)

∆G298 (kcal/mol)

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Cycloisomerization of enynes

B3LYP/6-31G(d)

GaCl2L

H

H

LCl2Ga H

H

H

GaCl2L

H

G = ?

+

+

G = ?

E

E

E

E

E

E

(E = CO2Me)

E 7.5 kcal/mol

∆G298 (kcal/mol)

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Bogdan Iorga (ICSN)Etienne Derat (P6)Tom Albright (Houston)Jeremy Harvey (Bristol)CRIHAN

Acknowledgements

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Cycloisomerization of enynes: Pt(II)

B3LYP/LANL2DZ(Pt)/6-31G(d,p)

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Cycloisomerization of enynes: Pt(II)

B3LYP/LANL2DZ(Pt)/6-31G(d,p)

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Cycloisomerization of enynes

B3LYP/6-31G(d)

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Cycloisomerization of enynes

B3LYP/6-31G(d)

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Cycloisomerization of enynes

B3LYP/6-31G(d)