thÈse - bu.umc.edu.dz · la nature est chirale. de nombreux composés organiques naturels comme...

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République Algérienne Démocratique et Populaire Ministère de l’Enseignement Supérieur et de la recherche Scientifique Université Constantine 1 Faculté des Sciences Exactes N° d’ordre :…….. Département de Chimie Série :…………… THÈSE Pour l'obtention du diplôme DE DOCTORAT ÈS SCIENCES EN CHIMIE DES MATÉRIAUX Option : CRISTALLOCHIMIE THÈME SYNTHÈSE, CARACTÉRISATION STRUCTURALE ET PROPRIÉTÉS CATALYTIQUES DE NOUVEAUX COMPOSÉS FERROCÉNIQUES Présentée Par : Mouas Toma Nardjes Soutenue le : 24/11/2013 Devant la commission d’examen: Salah- Eddine BOUAOUD Président Professeur à l’Université d’Oum El Bouagui Hocine MERAZIG Directeur de thèse Professeur à l’Université Constantine1 Jean-Claud DARAN Examinateur Directeur de recherche émérite CNRS, LCC Toulouse- France Eric MANOURY Examinateur Chargé de recherche CNRS, LCC Toulouse- France Boudjemaa HAMADA Examinateur Professeur à l’Université M’Hamed Bouguera. Boumerdes Mohamed NABIEV Examinateur Professeur à l’Université M’Hamed Bouguera. Boumerdes

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  • Rpublique Algrienne Dmocratique et Populaire Ministre de lEnseignement Suprieur et de la recherche Scientifique

    Universit Constantine 1

    Facult des Sciences Exactes

    N dordre :.. Dpartement de Chimie

    Srie :

    THSE Pour l'obtention du diplme

    DE DOCTORAT S SCIENCES EN CHIMIE DES MATRIAUX

    Option : CRISTALLOCHIMIE

    THME

    SYNTHSE, CARACTRISATION

    STRUCTURALE ET

    PROPRITS CATALYTIQUES DE NOUVEAUX

    COMPOSS

    FERROCNIQUES

    Prsente Par : Mouas Toma Nardjes

    Soutenue le : 24/11/2013

    Devant la commission dexamen:

    Salah- Eddine BOUAOUD Prsident

    Professeur lUniversit dOum El Bouagui

    Hocine MERAZIG Directeur de thse

    Professeur lUniversit Constantine1

    Jean-Claud DARAN Examinateur

    Directeur de recherche mrite CNRS, LCC Toulouse- France

    Eric MANOURY Examinateur

    Charg de recherche CNRS, LCC Toulouse- France

    Boudjemaa HAMADA Examinateur Professeur lUniversit MHamed Bouguera. Boumerdes

    Mohamed NABIEV Examinateur

    Professeur lUniversit MHamed Bouguera. Boumerdes

  • Remerciements

    Ce travail a t ralis sous la direction du Professeur H. MERAZIG, qui jexprime

    mon ternelle reconnaissance, tout dabord davoir compris mes besoins et de mavoir orient

    vers cette chimie l, ensuite pour son apport scientifique, ses conseils et surtout sa patience.

    Je tiens remercier en premier lieu, les dpartements de chimie, de biochimie et de

    microbiologie de luniversit Constantine 1, pour avoir financ tour tour mes stages

    pratiques en France et de mavoir ainsi permit dacqurir une formation et un savoir faire

    inestimables, qui jespre contribuerons lavance de la recherche dans ces deux

    dpartements.

    A Monsieur S.E. BOUAOUD, Professeur luniversit dOum El Bouagui, qui ma

    fait lhonneur de prsider mon jury de thse.

    Jadresse surtout, mes plus vifs et sincres remerciements aux Docteurs Jean-Claude

    DARAN directeur de recherche mrite et Eric MANOURY charg de recherche, au CNRS

    LCC Toulouse- France, pour mavoir suivie et encadr dans mes stages, pour leur sympathie,

    leur patience, leurs encouragements, leur grand dvouement et de me donner encore de leur

    temps pour juger mon travail.

    Mes remerciements vont galement au Professeur Rinaldo POLI, directeur de

    recherche pour mavoir accueilli dans son quipe et tout mit ma disposition ds mon

    premier jour dans son laboratoire, pour le bon droulement de mon stage.

    A Messieurs Boudjemaa HAMADA et Mohamed NABIEV, Professeurs

    luniversit MHamed Bouguera, Boumerdes, qui mont dj fait lhonneur dtre auparavant

    membres de mon jury dingniorat et qui je retrouve aujourdhui avec grand bonheur dans

    mon jury de thse, merci de bien vouloir juger ce travail.

    Je ne manquerais pas de remercier galement, Agnice LABANDE charg de

    recherche, Sandrine VINCENDEAU, ainsi que tous les thsards, et surtout mes soutiens en

    RMN Muh-Mei et Katya, un grand merci toutes pour votre grande contribution

    llaboration de cette thse, votre gentillesse et votre disponibilit.

  • A mes amies, Zineb et Nabila, qui ont toujours rpondu prsentes au besoin, merci

    dtre de vraies amies.

    Enfin mes remerciements les plus tendres, vont mes parents, auxquels je dois tout et

    la fiert quils ressentent aujourdhui, est le peu de chose que je puisse leur offrir en retour.

    A ma petite fille, dont la simple prsence me donne le courage davancer tous les jours

    et toute ma petite famille pour leurs encouragements et support moral.

  • SOMMAIRE :

    Introduction gnrale ....01

    Rfrences ...05

    CHAPITRE I

    REVUE BIBLIOGRAPHIQUE SUR LES COMPOSS FEROCNIQUES

    I-1- Gnralits ..07

    I-2- Exemples de composs ferrocniques utiliss dans lindustrie ..08

    I-2-1- Diffrents types de ligands ferrocniques...........08

    I-2-2- Applications en catalyse.10

    I-3- Exemple de composs ferrocniques synthtiss au LC3.....11

    I-3-1- Diffrents types de ligands ferrocniques synthtiss au LC3...11

    I-3-2- Diffrents complexes de mtaux de transition synthtiss au LC3....12

    I-3-3- Applications en catalyse....14

    I-4- Rfrences ....................16

    CHAPITRE II

    MTHODES ANALYTIQUES DE CARACTRISATION

    STRUCTURALE

    II-1- La diffraction par rayons X sur monocristal ..................20

    II-1-1- Principe .....20

    II-1-2- Mise en uvre...21

    II-1-3- Dtermination de la configuration absolue...23

    II-2- La Rsonance Magntique Nuclaire (RMN) .....24

    II-2-1- Principe .....24

  • II-2-2- RMN multi noyaux .......27

    II-3- La spectroscopie de masse ....29

    II-3-1- Principe ........29

    II-3-2- Diffrents types de spectromtrie de masse ....................30

    II-4- La chromatographie.......31

    II-4-1- Principe.........31

    II-4-2- La chromatographie en phase gazeuse (CPG)..................35

    II-4-3- La chromatographie en phase liquide (CPL)....35

    II-4-3-1- La chromatographie sur couche mince (CCM).........36

    II-4-3-2- La chromatographie liquide sur colonne ...37

    II-5- Rfrences..39

    CHAPITRE III

    SYNTHSE ET CARACTRISATION DE NOUVEAUX LIGANDS

    FERROCNIQUES BIDENTS

    III-1- Gnralits.....41

    III-2- Introduction la chimie des drivs hydrazones ......42

    III-2-1- Synthse ........43

    III-2-2- Proprits ..43

    III-2-2-1- Ractivit lectrophile des hydrazones ..44

    III-2-2-2- Comportement nuclophile ... 45

    III-2-3- Applications...................46

    III-3- Les drivs de lacide dithionophosphorique....................46

    III-3-1- Synthse ....47

  • III-3-2- Proprits ..........48

    III-3-3- Applications ......49

    III-4-Synthse et caractrisation des ligands thiophosphino ferrocniques hydrazones.51

    III-4-1- Mise au point de la synthse des ligands thiophosphinoferrocniques

    hydrazones....51

    III-4-2- Caractrisation du compos (R/S)-III-2...53

    III-4-2-1- RMN multi noyaux de (R/S)-III-2 ...53

    III-4-2-2- tude cristallographique du compos (R/S)-III-2..54

    III-4-3- Procdure gnrale de synthse .......60

    III-4-4- Caractrisation du compos (R/S)-III-5(a)...................62

    III-4-4-1- RMN multi noyaux de (R/S)-III-5(a)....62

    III-4-4-2- Spectroscopie de masse haute rsolution ESI+ de (R/S)-III-5(a)...64

    III-4-4-3- Etude cristallographique de (R/S)-III-5(a)........65

    III-4-5- Caractrisation du compos (R/S)-III-5(b)......70

    III-4-5-1- RMN multi noyaux de (R/S)-III-5(b)..70

    III-4-5-2- Spectroscopie de masse haute rsolution ESI+ de (R/S)-III-5(b)..72

    III-4-5-3- Etude cristallographique de (R/S)-III-5(b) ......73

    III-4-6- Adaptation du procd dautres prcurseurs.................80

    III-4-6-1- Synthse et caractrisation dun driv ferrocnique disubstitu en position

    1,1 par une phosphine et une hydrzone...................................................................................80

    III-4-6-2- Synthse et caractrisation dun driv ferrocnique disubstitu en position

    1,1 par une fonction hydrazone ..........90

  • III-5- Synthse et caractrisation des composs thiophosphine dithionophosphino

    ferrocniques.................................................................................................................101

    III5-1- Synthse et caractrisation de lintermdiaire (2-diphenylthiophosphoryl)

    ferrocenyl methyl dimthylammonium diphenyldithiophosphinate (R/S)-III-11..101

    III-5-1-1- Caractrisation du compos (R/S)-III-11......102

    III-5-1-2- Etude cristallographique de (R/S)-III-11......104

    III-5-2- Synthse et caractrisation du ligand thiophosphine dithionothiophosphino

    ferrocne..111

    III-5-3- Caractrisation du compos (R/S)-III-12.........112

    III-5-3-1- RMN multi noyaux de (R/S)-III-12 ....112

    III-5-3-2- Spectroscopie de masse haute rsolution ESI+ de (R/S)-III-12.113

    III-5-3-3- Etude cristallographique de (R/S)-III-12 .........114

    III-5-3- Conclusion ...120

    III-6- Partie exprimentale du chapitre III ...122

    III-7- Rfrences...........132

    CHAPITRE IV

    TUDE DE LA COORDINATION DE LIGANDS FERROCNIQUES A

    CHIRALIT PLANAIRE SUR DU PALLADIUM(II)

    IV-1- Gnralits ......................138

    IV-2- Complexation du ligand ferrocnique phosphine hydrazone sur du

    palladium(II)..........138

    IV-2-1- Dprotection du ligand (R/S)-III-5(a) ....139

    IV-2-2- Caractrisation du compos (R/S)-IV-1..140

    IV-2-2- 1- RMN multi noyaux de (R/S)-IV-1..140

  • IV-2-2- 2- Etude cristallographique de (R/S)-IV-1..141

    IV-2-3- Synthse et caractrisation du complexe (R/S)-IV-2...................150

    IV-2-4- Caractrisation du complexe (R/S)-IV-2.....151

    IV-2-4- 1- RMN multi noyaux de (R/S)-IV-2..151

    IV-2-4- 2- Etude cristallographique de (R/S)-IV-2...152

    IV-3- Complexation du ligand phosphine dithionophosphine ferrocne sur du

    palladium(II)......157

    IV-3-1- Dprotection du ligand (R/S)-III-12...................157

    IV-3-1- Caractrisation du compos (R/S)-IV-3.....158

    IV-3-3- Synthse et caractrisation du complexe (R/S)-IV-4 ..159

    IV-3-3-1- Synthse du complexe (R/S)-IV-4 .159

    IV-3-3-2- Caractrisation du complexe (R/S)-IV-4......160

    IV-4- Essais catalytiques avec les complexes de palladium(II).....168

    IV-4-1- tude prliminaire........169

    IV-4-2 Rsultats catalytiques pour la raction de couplage crois de Suzuki-

    Myaura....172

    IV-4-3 Conclusion ....175

    IV-5- Partie exprimentale du chapitre IV.....176

    IV-6- Rfrences .......181

    CONCLUSION GENERALE .........185

    PUBLICATION

    ANNEXE I : APPAREILLAGE, TECHNIQUES ET REACTIFS

  • ANNEXE II : DONNEES CHRISTALLOGRAPHIQUES

    RESUMES

  • LISTE DES ABREVIATIONS

    Ar Aryle

    Binap 2,2'-bis(diphnylphosphino)-1,1'-binaphthyle

    Binol 1,1'-Bi-2-naphthol tBu Tert-butyle

    C Degr clcius

    CCD Charge coupled device

    Cm Centimtre

    COD 1,5-cyclooctadine

    Cp Cyclopentadine

    Cy Cyclohexyle

    d.e Excs diastroisomrique

    DME 1,2-dimthoxythane

    DMF Dimthylformamide

    DMSO Dimthylsulfoxide

    ee Excs nantiomrique

    Eq Equivalent

    Et Ethyle

    ESI Electrospray Ionisation

    e.v Electron volt

    F Facteur de structure

    FAB Fast Atom Bombadment

    GC Chromatographie gazeuse

    Gp Groupement partant

    H Heure

    HRMS Spectromtrie de masse haute rsolution

    Hz Hertz

    h Variation denthalpie

    hkl Indices de dirction

    IAd 1,3-bis-(adamentyl)-imidazol-2-ylidne

    ItBu 1 ,3-bis-(tert-butyl)-imidazol-2-ylidne

    IMes 1,3-bis-(2,4,6-trimthylphnyl)-imidazol-2-ylidne

    IMesCl 4,5-dichloro-1,3-bis-(2,4,6-trimthylphnyl)-imidazol-2-ylidne

    IPr 1,3-bis-(2,6-diisopropylphnyl)-imidazol-2-ylidne

    IPrCl 4,5-dichloro-1,3-bis-(2,6-diisopropylphnyl)-imidazol-2-ylidne

    ITol 1,3-bis-(p-mthyl-phnyl)-imidazol-2-ylidne

    LDA Qiisopropylamidure de lithium

  • M Mta

    Me Mthyle

    Mes Msityle

    mn Minute

    mNBA Alcool m-nitrobenzylique

    Ms Msyle

    MS Spectromtrie de masse

    NHC Carbne N-htrocyclique

    O Ortho

    P Para

    Ph Phnyle

    ppm Partie par million

    iPr Isopropyle

    R Rectus

    RAMP (R)-1-amino-2-mthoxymthylpyrrolidine

    Rdt Yield : rendement

    Rf Rapport frontal

    RMN Rsonance Magntique Nuclaire

    S Sinister

    SAMP (S)-1-amino-2-mthoxymthylpyrrolidine

    S Micro siemens

    t.a. R.T : Temprature ambiante

    THF Ttrahydrofurane

    Wt In weight (en masse)

    Angstrom

    Dplacement chimique

  • Introduction

    1

    INTRODUCTION GNRALE

    La nature est chirale. De nombreux composs organiques naturels comme les huiles

    essentielles, ainsi que le corps humain qui est construit avec des briques lmentaires chirales

    (acides amins, sucres), sont chiraux1, de cette constatation, la chiralit est devenue une

    notion fondamentale utilise en chimie et en physique. Existant dans certains cristaux, elle est

    une ralit pour la chimie du vivant et une condition indispensable pour certaines proprits

    physiques. Le rle des travaux de Pasteur dans ce domaine fut dterminant. En effet, en 1848,

    il remarqua que des cristaux d'acide Tartrique obtenus lors dun processus de transformation

    biologique, pouvaient avoir deux formes identiques mais non superposables, image l'une de

    l'autre dans un miroir. Il linterprta par lexistence de deux molcules chirales, qui ont la

    mme formule chimique mais un arrangement spatial diffrent. La chiralit des cristaux est

    notamment due la faon dont sont ordonns les atomes ou les molcules qui les composent.

    Ces molcules sont trs courantes en chimie organique et biologique et cette particularit est

    lie la prsence d'un atome de "carbone asymtrique". La chiralit au carbone est la plus

    connue, mais ce nest pas la seule, nous tudierons dans cette thse des composs qui

    prsentent une chiralit planaire, les ferrocnes. Les molcules asymtriques se prsentent en

    gnral sous la forme de deux nantiomres (molcule droite, molcule gauche), dans la

    nature en gnral une de ces formes est dominante. Une molcule chirale sous l'une ou l'autre

    forme n'aura pas les mmes proprits chimiques ou physiques, et par consquent le mme

    effet sur notre corps. Cest le cas pour certains mdicaments, et pour la perception de certains

    gots et odeurs.

    Ainsi, le limonne suivant quil soit (R) ou (S) a un got dorange, ou bien un got de citron.

    (R)-(+)-Limonne (S)-(-)-Limonne

    orange citron

    Figure 1 : Exemple dnantiomres existant dans la nature

  • Introduction

    2

    Plus dramatique est le cas de la thalidomide, un mdicament donn aux femmes

    enceintes dans les premiers mois de grossesse pour traiter les nauses. Si la forme (R) est un

    excellent analgsique, la forme (S) est un poison qui entrainait des malformations de lenfant

    qui naissait sans jambe ou sans bras. Ce mdicament tait donn sous forme racmique do

    les consquences dsastreuses qui ont suivi. Cet exemple pertinent montre quil est impratif

    de pouvoir isoler le bon nantiomre, et cest tout le principe de la synthse et de la catalyse

    asymtrique.

    Figure 2 : Exemple dnantiomres synthtiques

    Ce qui nous amne aux origines de la synthse asymtrique, car, ce nest qu la fin du

    19me

    sicle quEmil Fischer mit en vidence ses premiers concepts, il sest bas pour cela sur

    ses expriences sur la transformation du sucre en son homologue, reliant ce phnomne au

    processus biochimique de la production de sucre optiquement actif dans les plantes sous

    laction de la chlorophylle2. Ce fut un schma de reprsentation simpliste de la synthse

    asymtrique mais qui reste dans son essence valide jusqu nos jours3. F.R.Japp dans une

    revue publie en 1898 est all mme jusqu affirmer que seulement les organismes vivants

    avec leurs tissus asymtriques, ou les produits asymtriques des organismes vivants, ou les

    organismes vivants et leur concept dasymtrie peuvent produire cela. Seule lasymtrie peut

    engendrer lasymtrie 4 cela dmontre clairement que la synthse asymtrique a pris son

    berceau ou ses racines dans la thorie vitaliste (Thorie selon laquelle la connaissance de la

    vie exclut toute explication causale et toute rduction au mcanisme) , ce qui a frein son

    dveloppement jusquen 1949 o la chimie organique sest vue enfin prte donner cette

    N

    N

    O

    O

    O O

    H

    N

    N

    O

    O

    O O

    H

    (R)-Thalidomide

    Analgsique

    (S)-Thalidomide

    Tratogne

  • Introduction

    3

    branche lessor quelle mritait en donnant des interprtations plusieurs ractions

    asymtriques cls sur des bases stchiomtriques rationnelles fondes sur des concepts

    striques et lectroniques conventionnels3.

    La synthse asymtrique est lun des domaines les plus important en chimie

    organique, elle volue de la gnration slective de nouveaux composs chiraux leur

    utilisation en catalyse asymtrique en passant par la sparation des isomres

    nantiomriquement purs et leur purification par des mthodes analytiques modernes5.

    Actuellement les chimistes ont accs toute une panoplie doutils (informatique,

    robotique..) pour amliorer et pour contrler les mcanismes ractionnels. Cette volution a

    favoris la synthse de molcules chirales spcifiques qui sont utilises aussi bien dans le

    processus industriel, que dans la recherche acadmique. Le domaine de la synthse et de la

    catalyse asymtrique a connu une croissance exponentielle ces dernires dcennies pouss par

    la demande accrue des industries pharmaceutiques cosmtiques et agro-alimentaires pour ne

    citer que celles-ci6, en nouveaux composs chiraux nantiomriquement purs, efficaces,

    conomiques, propres et recyclables et amliorer ceux qui existent dj. Dans ce domaine de

    prdilection, un prix Nobel de chimie a mme tait dcern W.S. Knowles, R. Noyori et

    K.B. Sharpless en 2001, pour lensemble de leurs travaux sur la catalyse asymtrique

    (hydrognation et oxydation) et cest dans ce contexte que sinscrit ce travail dont les

    objectifs sont :

    - Synthse de nouveaux ligands chiraux.

    - Caractrisation par RMN, spectroscopie de masse et diffraction des rayons X.

    - Complexation par des mtaux de transition.

    - Evaluation de leur efficacit en catalyse asymtrique

    Et pour ce faire nous avons organis notre plan de travail comme suit :

    - Aprs une introduction gnrale succincte, une premire partie est consacre une

    revue bibliographique sur les drivs ferrocniques et leurs applications catalytiques.

    - Une deuxime partie traitera des diffrentes mthodes analytiques de caractrisation

    structurale utilises pour les besoins de ce travail.

  • Introduction

    4

    - Une troisime partie sera consacre la synthse de nouveaux ligands ferrocniques,

    et leurs caractrisations.

    - Enfin, une quatrime partie sintressera leur chimie de coordination avec le

    palladium(II) et lvaluation de leur potentiel catalytique pour la raction de couplage

    crois de Suzuki- Miyaura.

  • Introduction

    5

    Rfrence :

    [1] a) L. Pasteur Ann. Chim.et phys. 1848, 24[3], 442-459.

    b) K.C. Cundy ; P.A. Crooks J. Chromato. 1983, 281, 17-33.

    [2] E. Fisher, Ber. 1894, 27, 3231.

    [3] J. D. Morrison, H. S. Mosher, Asymmetric Organic Reactions, Prentice-Hall, Inc, USA.

    1975.

    [4] F. R. Japp ,Nature, 1898, 58, 482 .

    [5] a) R. A. Aitken, S. N. Kilenyi. Asymmetric Synthesis.Chapman& Hall.UK. 1992.

    b) G. R. Stephenson. Advanced Asymmetric Synthesis.Chapman& Hall.UK. 1996.

    [6] a) G. Kortum, NeuerForschungenuber die optischeactivitatchemischerMolekule, in

    Sammlung Chimie and chemischeTechnologie, Stuttgart: F.Enke, 1932,Vol. 10.

    b) G. Vavon, C. Rivire, and B. Angelo, Compt. Rend, 1947, 224, 1435.

  • 6

  • Chapitre I. Revue bibliographique sur les composs ferrocniques

    7

    I-1- Gnralits :

    La synthse de drivs ferrocniques chiraux, a suscit beaucoup dintrt dans de

    nombreux domaines de recherche ; la dcouverte accidentelle du ferrocne en 1951 par Kealy

    et Pauson1, et la dtermination de sa structure sandwich par Wilkinson et Woodward en se

    basant sur sa ractivit, ont marqu une grande rvolution dans le domaine de la chimie

    organique et organomtallique2.

    Le ferrocne est un compos organomtallique de formule Fe(C5H5)2. Il fait partie de

    la famille des mtallocnes, un type de compos organomtallique compos de deux cycles

    pentadinyle entourant un centre mtallique. Ils sont aussi appels composs sandwich3 sa

    structure est d'une "remarquable stabilit"1

    ; due au caractre aromatique du

    cyclopentadinyle.

    Les ferrocnes, sont facilement obtenus par raction du cyclopentadinure de sodium

    sur le chlorure de fer anhydre, en milieu thr.

    Schma 1 : Synthse du ferrocne.

    L'atome de fer dans le ferrocne est l'tat d'oxydation +2. Chaque cycle pentadinyle

    est donc charg une fois ngativement, amenant le nombre d'lectrons six sur chaque

    cycles. Ils sont donc aromatiques. Ces douze lectrons - six pour chaque cycle - forment des

    liaisons covalentes avec le mtal. Ajouts aux six lectrons de la couche d du fer, le complexe

    complait la rgle des 18 lectrons. La distance des liaisons carbone-carbone des cycles est

    de 1,40 . Les liaisons Fer - carbone font 2,04 .

    Figure 1 : Reprsentations du Ferrocne.

    2 NaC5H5 + FeCl2 Fe(C5H5)2 + 2 NaCl

    http://fr.wikipedia.org/wiki/Ferroc%C3%A8ne#cite_note-5

  • Chapitre I. Revue bibliographique sur les composs ferrocniques

    8

    Les composs du type ferrocne dont un cycle porte deux substituants diffrents

    possdent un plan de chiralit. En effet, dans ce cas la molcule nest plus superposable son

    image, elle est donc chirale.

    La chiralit planaire est une forme de chiralit ne mettant pas en jeu de centre stro

    gne. ce titre, elle est de la mme famille que la chiralit axiale ou chiralit hlicodale.

    Lorsque lon regarde le cycle substitu par le dessus, la rgle de priorit prcise que le sens de

    la rotation est celui qui amne le substituant le plus important vers le substituant le plus faible.

    Si la rotation est positive, lnantiomre est (R), si elle est ngative, lnantiomre est (S).

    Fe FeB B

    A A

    Figure 2: Reprsentation de la chiralit planaire dans les drivs ferrocniques.

    I-2- Exemples de composs ferrocniques utiliss dans lindustrie :

    I-2-1- Diffrents types de ligands ferrocniques :

    Dinnombrables molcules contenant cette unit ont t synthtises et les domaines

    de leurs application ne cessent de stendre, tels que : la chimie des matriaux4, le domaine

    thrapeutique5 et la catalyse homogne

    6 ou notamment les drivs ferrocniques chiralit

    planaire substitus en 1,2 ou en 1,1 ce dernier ntant pas chiral, par des phosphines, se sont

    avres tre potentiellement intressants7,

    comme le TRAP8-14

    , le JOSIPHOS13

    , le

    XILIPHOS14

    , le TANIAPHOS15-17

    et le WALPHOS18

    .

  • Chapitre I. Revue bibliographique sur les composs ferrocniques

    9

    XILIPHOS TRAP

    Figure 3 : Exemples de ferrocnes synthtiques chiraux.

    De plus, il est noter que le XILIPHOS reprsente lun des trs rares exemples

    dutilisation industrielle dun ligand chiral : il est utilis dans une tape dhydrognation

    asymtrique dans la production de lherbicide (S)-mtolachlor14

    .

    En dehors de ces ligands de type P,P, les chercheurs sintressent des ligands

    chlatants portant diffrentes fonctions coordinantes, et leurs applications possibles en

    catalyse. La prsence de lentit ferrocnique confre lensemble de ces composs une

    bonne stabilit, des proprits lectroniques et une introduction aise non seulement de la

    chiralit planaire, mais aussi de la chiralit centrale19-22

    . Parmi les drivs ferrocnniques les

    plus intressants on notera :

    Fe Fe

    Et2P

    Et2PFeMe

    PPh2

    PXyl2

  • Chapitre I. Revue bibliographique sur les composs ferrocniques

    10

    - Les phosphines amines de type P.N23 comme les pyrazoline-phosphines24-25 ou les

    phosphines oxazoline DIPOFs27

    ,

    - Les phosphines thiother de type P.S comme la Fesulphos28.

    I-2-2- Applications en catalyse :

    Leur efficacit a t prouve notamment dans lhydrognation asymtrique, 29,30

    lhydroboration asymtrique des alcnes,24,31

    lhydrophosphination asymtrique,32

    la raction

    asymtrique de Heck,33,34

    la raction de Diels-Alder.35-37

    Schma 2 : Hydrognation asymtrique utilisant le Trap comme catalyse

    Schma 3: Hydrognation asymtrique utilisant la Josiphos comme catalyseur.

    Schma 4 : Utilisation du Xyliphos comme catalyseur dans une tape dhydrognation

    dune imine dans la synthse de lherbicide (S)-mtolachlor.

    [ Rh, L* ]

    MeOOC

    COOMe

    MeOOC

    COOMe*

    Yield : 100%ee : 96%

    + H2

    Yield : 100%ee : 99%

    COOMe

    NHCOCH3

    + H2[Rh*]

    *COOMe

    NHCOCH3

  • Chapitre I. Revue bibliographique sur les composs ferrocniques

    11

    I-3- Exemple de composs ferrocniques synthtiss au LC3 :

    I-3-1- Diffrents types de ligands ferrocniques synthtiss au LC3 :

    Dans ce domaine, lquipe Ligands Chiraux, Complexes et Catalyse (LC3) du

    laboratoire de Chimie de Coordination du CNRS Toulouse, sintresse ltude de

    nombreux ligands ferrocniques chiralit planaire de type P, O; P, S; P, P; P, NHC)38

    P, NHC P, S P, O

    P, N P, P

    Figure 4 : Exemples de ligands ferrocniques synthtiss au LC3.

    PPh2Fe

    CH2N

    C NR. .

    CH2SR

    PPh2Fe

    CH2PPh2

    P

    R2

    R3

    R1

    R4Fe

    O

    (CH2)nO

    R2

    R4R3

    R1

    n= 1 or 2

    PPh2Fe

    PPh2Fe

    N S

    OO

  • Chapitre I. Revue bibliographique sur les composs ferrocniques

    12

    I-3-2- Diffrents complexes de mtaux de transition synthtiss au LC3 :

    Leur chimie de coordination avec diffrents prcurseurs mtalliques (Pd, Rh, Ir, Pt), a

    t largement tudie :

    Schma 5 : Complexation dun ligand P.S par le palladium(II).

    Schma 6 : Complexation dun ligand P.S par le rhodium(I).

    Schma 7 : Complexation dun ligand P.S par le platine(II).

    PPh2

    S

    R

    FePPh2

    S

    Pd

    R

    Cl

    Cl

    Fe

    PdCl2(CH3CN)2

    CH2Cl2

    PPh2

    S

    R

    FePPh2

    S

    Rh

    R

    CO

    Cl

    Fe

    Rh2Cl2(CO)4

    CH2Cl2

    PPh2

    S

    R

    FePPh2

    S

    Pt

    R

    Cl

    Cl

    Fe

    PtCl2(CH3CN)2

    toluene reflux 1h

  • Chapitre I. Revue bibliographique sur les composs ferrocniques

    13

    Schma 8 : Complexation dun ligand P.NHC par diffrents prcurseurs de palladium(II).

    Schma 9 : Complexation dun ligand P.N par le rhodium(III), le ruthnium(II), et

    liridium(III).

    PdCl2(CH3CN)2CH3CN

    50C

    [PdCl(allyl)]2CH3CN

    50C

    Fe PPh2

    N

    N R+

    BF4-

    FePPh2

    N

    N Me

    PdCl

    Cl

    FePPh2

    N

    N Mes

    Pd

    BF4-

    +

    Fe

    PPh2

    NH

    TolO2S

    RuCl

    Cl

    Fe

    PPh2

    NH

    TolO2S

    Cl

    Cl

    Fe

    PPh2

    NH

    TolO2SRh

    Cl

    Cl

    Fe

    PPh2

    NH

    TolO2SIr

    [RuCl2(Cymene)]2

    [RhCl2(Cp*)]2

    [IrCl2(Cp*)]2

    yield= 99%

    yield= 99%

    yield= 99%

    CH2Cl2 , RT, 1h

    CH2Cl2 , RT, 1hCH2Cl2 , RT, 1h

    CH2Cl2 , RT, overnight

  • Chapitre I. Revue bibliographique sur les composs ferrocniques

    14

    I-3-3- Applications en catalyse :

    Leur potentiel catalytique a t valu en substitution allylique (ee>97%),39

    mthocarbonylation asymtrique (ee>17%),40

    couplage de Suzuki-Miyaura (ee>42%),41

    hydrognation des ctones (ee>99%),42

    De nouvelles ractions ou lamlioration et

    loptimisation de celles dj existantes sont en cours, en insistant sur une meilleure

    comprhension des mcanismes et cintique ractionnelles, permettant ainsi de relever de

    nouveaux challenges en catalyse asymtrique.7

    Schma 10 : Hydrognation asymtrique dune ctone par des complexes diridium de

    ligands P, S comme catalyseur Rdt : 99%

    Schma 11 : Couplage de Suzuki- Miyaura avec PdCl2(FcPPh2NHCMe) comme catalyseur

    Rdt :87%

    O OH

    iPrOH, MeONa, 8h, 10C, 30 bars H2

    Fe

    S

    R

    PPh2

    Ir

    Cl

    X X

    B(OH)2+

    Pd cat. (0.1 mol%)tolune, 70C

    K2CO3, 1hRn

    Br

    Rn

  • Chapitre I. Revue bibliographique sur les composs ferrocniques

    15

    Schma 12 : Hydrognation dune ctone par le complexe P,N M comme catalyseur43

    Rdt :

    99% (Ru) , 32% (Rh) , 18% (Ir).

    Pour notre part, notre travail, a principalement port sur la synthse de nouveaux

    ligands ferrocniques thiophosphines hydrazones, et thiophosphine dithionophosphine, sur

    leur chimie de coordination et lapplication de leurs complexes de palladium(II) en catalyse

    de couplage crois de Suzuki- Miyaura.

    PR'2Cl

    Fe

    NHM

    M = Ru, Rh, Ir

    TosO OH

    iso-propanol

    catalyst (1% molar)Base (5%) *

  • Chapitre I. Revue bibliographique sur les composs ferrocniques

    16

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  • Chapitre I. Revue bibliographique sur les composs ferrocniques

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  • Chapitre II. Mthodes analytiques de caractrisation structurale

    20

    II- Mthodes analytiques de caractrisation structurale:

    Les analyses des produits des ractions, sont essentielles la pratique des synthses

    stroslectives, ainsi nous pourrons les comparer aux produits de nos attentes thoriques et

    agir ensuite en consquence, pour essayer de comprendre les facteurs qui influencent la

    formation de nos composs1, et nous naurions pas tort de dire que le dveloppement le plus

    important de la chimie organique lpoque moderne est justement la certitude que nous

    connaissons rellement la vraie forme des molcules, et aussi la vitesse laquelle nous

    pouvons latteindre, et ce qui a provoqu cette rvolution tient en un mot la spectroscopie2.

    Pour ce faire, il existe deux tapes importantes, la premire est la sparation des

    espces formes, cest le rle de la chromatographie en phase liquide ou en phase gazeuse, la

    deuxime tape est la caractrisation des produits par diffrentes mthodes analytiques et

    spectroscopiques. Il est en effet important de caractriser de faon prcise les produits forms

    afin de valider notre voie de synthse. Les moyens utiliss cette fin, sont nombreux et

    varis. Lune des mthodes la plus utilises en chimie organique et organomtalliques pour

    sassurer que la synthse a bien conduit au compos attendu est bien la Rsonnance

    Magntique Nuclaire (RMN), elle est en gnral coupl avec soit une analyse chimique

    classique soit une spectroscopie de masse. Toutefois, la seule mthode qui permet dattribuer

    une molcule sa vritable structure est la diffraction des rayons X. Elle permet de

    caractriser sans ambigut lespce forme et davoir accs sa gomtrie. Elle na quune

    limite, cest lobligation dobtenir un chantillon cristallis.

    Ayant eu notre disposition, lensemble des outils voqus, nous allons dans cette

    partie, dtailler leurs principes et leurs utilisations.

    II-1- La diffraction par rayons X sur monocristal:

    II-1-1- Principe :

    L'chantillon est un petit cristal (ses dimensions sont de l'ordre de quelques diximes

    de millimtre). Dans un cristal, les atomes sont disposs de faon parfaitement rgulire et

    forment de trs nombreux plans (plusieurs milliers) ayant chacun une orientation particulire.

  • Chapitre II. Mthodes analytiques de caractrisation structurale

    21

    Lorsqu'un faisceau de rayons X est envoy sur le cristal, les plans atomiques se

    comportent comme des miroirs et chacun d'eux rflchit un rayon dans une direction

    particulire dpendante de l'orientation du plan par rapport au faisceau de rayons X. Ce

    phnomne s'appelle la diffraction. L'ensemble des rayons diffracts par le cristal constitue

    l'image de diffraction du cristal (cette image est tridimensionnelle).

    Pour enregistrer cette image, nous utilisons un diffractomtre. Cet appareil permet de

    faire bouger le cristal pour provoquer le phnomne de diffraction, les rayons diffracts

    viennent frapper une camra CCD (Charge Coupled Device) et l'impressionnent plus ou

    moins selon que le rayon diffract est plus ou moins intense. D'autre part la position de

    l'impact du rayon diffract sur la plaque permet de connatre la direction de ce rayon et donc

    l'orientation du plan atomique correspondant. Pour enregistrer compltement l'image de

    diffraction, le diffractomtre permet aussi de faire bouger le dtecteur CCD. Nous avons

    utilis durant ce travail de recherche, trois diffractomtres diffrents bien que bass sur le

    mme principe : un diffractomtre XCALIBUR dOxford Diffraction, un diffractomtre

    GEMINI dAgilent Technologies et un diffractomtre APEXII de Bruker (voir rfrences

    annexe 1).

    Pour chaque plan atomique, nous disposons donc, de deux informations : son

    orientation et l'intensit du rayon diffract correspondant. En combinant ces informations

    pour les quelques milliers de rayons diffracts qui constituent l'image de diffraction du

    cristal, il est possible, en utilisant des logiciels spcifiques, de connatre avec prcision

    l'arrangement des atomes du cristal les uns par rapport aux autres : c'est la structure

    cristalline.

    Les atomes peuvent tre lis les uns aux autres pour former des molcules, la

    structure cristalline permet de reprer les atomes lis et donc d'identifier les molcules dont

    il est alors possible de connatre trs prcisment la gomtrie, c'est la structure molculaire.

    II-1-2- Mise en uvre :

    Lanalyse dun monocristal demande du temps, mme avec les appareils modernes. Les

    diffrentes tapes sont les suivantes :

  • Chapitre II. Mthodes analytiques de caractrisation structurale

    22

    - Slection et montage du cristal au bout dun support lextrmit dune tte

    goniomtrique.

    - Alignement du cristal sur le diffractomtre : il faut que le cristal tourne sur lui-mme

    en tant bien centr par rapport aux diffrents mouvements du diffractomtres.

    - Vrifier la qualit des images de diffraction et dfinir la maille lmentaire.

    - Dfinir la stratgie de mesures pour enregistrer le maximum de rflexions dans le

    minimum de temps.

    - Une fois la collecte termine, il faut effectuer la rduction des donnes pour extraire

    linformation porte par chaque rflexion, ce que lon appelle le facteur de structure.

    - Rsolution de la structure : la diffraction des rayons X donne une information sur le

    module du facteur de structure mais aucune information sur la phase (ou le signe), on

    utilise alors des logiciels de rsolution (SIR, SHELXS) bass sur les mthodes

    directes qui ont valu Karle et Hauptmann le prix Nobel de chimie en 1985. On

    obtient ainsi un premier modle de la molcule.

    - Affinement du modle par moindres carrs : Le modle initial est trs imparfait,

    laffinement par Moindres Carrs va consister faire varier les diffrents paramtres

    coordonnes atomiques, facteurs de temprature, facteur dchelle, qui

    gouvernent les facteurs de structure, de manire minimiser lcart entre les facteurs

    de structure dduits du modle Fc et les facteurs de structure observs Fo. Le but tant

    davoir le meilleur accord entre le calcul et lobservation. Le meilleur modle est celui

    qui minimise la fonction M:

    La validit du modle est estime laide de diffrents facteurs daccord :

    - Reprsentation du modle grce diffrents logiciels de dessin (ORTEP, PLUTON,

    MERCURY) et calcul de la gomtrie de la molcule (Distances, Angles, Angles de

    torsion, Angles didres, interactions hydrogne).

  • Chapitre II. Mthodes analytiques de caractrisation structurale

    23

    II-1-3- Dtermination de la configuration absolue :

    La diffraction des rayons X, est une technique trs puissante qui nous permet de

    dfinir avec une excellente prcision la configuration absolue de molcules chirales, ce qui est

    particulirement important pour la chimie dveloppe dans nos deux quipes. Soixante-dix

    ans aprs lintroduction de la thorie du Carbone asymtrique par VantHoff et Le Bell, cest

    Bijvoet et ses collaborateurs qui ont tabli pour la premire fois, la configuration absolue

    dune molcule chirale : le sodium rubidium tartrate en utilisant la diffraction par les rayons

    X3. Le principe est bas sur le fait, que la loi de Friedel qui stipule que les paires de Friedel

    ont la mme amplitude et la phase inverse nest plus applicable. En effet, cette loi est brise

    lorsque le facteur de diffusion de latome prsente un terme rel et imaginaire important :

    La dtermination dune configuration absolue demande de raliser des collectes de

    donnes la plus prcises possibles, en enregistrant lensemble des paires de Friedel afin de

    pouvoir les comparer et dextraire ainsi linformation de configuration. En 1983, Howard

    Flack4 a introduit une faon lgante de traiter le problme, en considrant que le cristal est

    constitu de deux domaines Fh et F-h. Il traite donc le problme comme une macle et le

    facteur dchelle x reliant les deux domaines permet en gnral de dfinir la bonne

    configuration :

  • Chapitre II. Mthodes analytiques de caractrisation structurale

    24

    x est le paramtre de Flack, il est li la polarit ou lnantiomorphisme de la

    molcule.

    - x= 0 Les coordonnes atomiques et le cristal ont la mme polarit ou la mme

    chiralit

    - x= 1 Elles sont inverses.

    - 0< x

  • Chapitre II. Mthodes analytiques de caractrisation structurale

    25

    est fort, plus la diffrence dnergie entre les deux alignements est grande. Avec la RMN : la

    diffrence dnergie entre lalignement du spin nuclaire avec le champ et son alignement

    contre le champ est trs petitesi petite que nous avons besoin dun champ magntique trs,

    trs fort pour arriver voir une diffrence ; mais une petite quantit de travail fournie par les

    ondes radio font passer le noyau de ltat dnergie infrieur ltat dnergie suprieur. Le

    noyau veut alors retourner ltat infrieur et, lorsquil le fait, lnergie est libre (une

    minuscule impulsion de radiation lectromagntique dans les radiofrquences), et cest ce que

    nous dtectons2.

    Pourquoi les noyaux chimiquement diffrents absorbent-ils de lnergie des frquences

    diffrentes ?

    Le fait que la frquence varie pour des atomes de carbone diffrents, cela doit signifier

    que le saut dnergie entre le noyau-align-avec et le noyau-align-contre le champ

    magntique appliqu doit tre diffrent pour chaque type datome de carbone. Cela tient au

    fait que les noyaux des diffrents types datomes de carbone subissent un champ magntique

    qui nest pas tout fait le mme. On dit que les lectrons blindent le noyau contre le champ

    magntique externe. Si la rpartition (densit) des lectrons varie dun atome 13

    C un autre

    atome 13

    C, le champ magntique local varie aussi et par consquence la frquence de

    rsonance des noyaux 13

    C aussi.

    Principe de fonctionnement dun appareil de RMN.

    1. Lchantillon du compos inconnu est dissous dans un solvant convenable (deuter) et

    plac dans un trs fort champ magntique. Tout noyau atomique ayant un spin

    nuclaire diffrent de zro a maintenant diffrents niveaux dnergie, le nombre exact

    des niveaux dnergie dpendant de la valeur du spin nuclaire. Pour 1H et

    13C, il y a

    deux niveaux dnergie.

    2. Lchantillon est irradi par une courte impulsion de radio frquence. Cela drange

    lquilibre entre les deux niveaux dnergie : certains noyaux absorbent de lnergie et

    sont promus au niveau dnergie suprieur.

    3. Nous dtectons alors lnergie libre par le retour des noyaux au niveau dnergie

    infrieur en utilisant ce qui est essentiellement un rcepteur radio sophistiqu.

  • Chapitre II. Mthodes analytiques de caractrisation structurale

    26

    4. Aprs un certain nombre de calculs, les rsultats sont affichs sous forme dun graphe

    de lintensit (du nombre dabsorptions) en fonction de la frquence2.

    Figure 1 : Spectre dabsorption en spectroscopie RMN

    Lchantillon de rfrence le ttramthylsilane, ou TMS

    Le compos que nous utilisons comme chantillon de rfrence est habituellement le

    ttramthylsilane, ou MS. Cest du silane (SiH4) dont tous les atomes dhydrogne ont t

    remplacs par des groupements mthyle pour donner Si(CH3)4. Les quatre atomes de carbone

    lis au silicium sont tous quivalents et, comme le silicium est plus lectropositif que le

    carbone, ils sont riches en lectrons (ou blinds), ce qui signifie quils rsonnent une

    frquence un peu infrieure celle de la plupart des composs organiques. Le dplacement

    chimique , en partie par million (ppm), dun noyau donn de notre chantillon est dfini en

    termes de frquence de rsonance par :

    Frquence (Hz) frquence TMS (Hz)

    Frquence TMS (MHz)

    Quelle que soit la frquence fondamentale (cest--dire la force de laimant) de

    lappareil de RMN, les signaux dun chantillon donn apparatront toujours aux mmes

    dplacements chimiques. Par dfinition, le TMS lui-mme rsonne 0 ppm. Les noyaux de

    carbone de la plupart des composs rsonnent des dplacements chimiques plus levs,

    normalement entre 0 et 200 ppm2

    =

  • Chapitre II. Mthodes analytiques de caractrisation structurale

    27

    II-2-2- RMN multi noyaux :

    RMN 13

    C : De nombreux lments ont des isotopes peu abondants, au-dessous de 1%,

    et nous pouvons les ignorer. Mais un isotope que nous ne pouvons pas ignorer est le 13

    C,

    prsent 1,1% dans le carbone ordinaire contrairement au 12

    C, il nest pas radioactif mais il

    est actif en RMN. La RMN du carbone (ou plutt de 13

    C) peut aisment distinguer les trois

    atomes de carbone diffrents, nous pouvons aussi en tirer le type denvironnement chimique

    dans lequel se trouvent les atomes de carbone. Tous les spectres de 13

    C peuvent tre diviss en

    quatre rgions principales2:

    Tableau 1 : Rgions du spectre de RMN 13

    C (chelle en ppm)

    RMN 1H: Cette technique est la premire arme du chimiste pour avoir une premire

    approche de la nature du compos prpar, plus complique que la RMN 13

    C , la RMN 1H du

    proton, peut aisment faire la distinction entre deux sortes dhydrogne. Bien plus, elle peut

    aussi distinguer les autres types dhydrogne prsents dans la molcule.

    1H est lisotope principal de lhydrogne (99,985% dabondance naturelle) alors que

    13C nest quun isotope mineur (1,1%).

    La RMN 1H est quantitative : lair sous le pic (lintgration) nous donne le nombre de

    noyaux dhydrogne, alors que la RMN 13

    C donne des pics intenses ou faibles pour le

    mme nombre de noyau 13

    C.

    Il y a une interaction magntique entre les protons ( couplage ) qui rvle la

    connectivit de la structure, alors que 13

    C est en trop faible quantit pour quon puisse

    voir le couplage entre les noyaux 13

    C.

    Atomes de carbone

    insaturs voisins de

    loxygne (C=O)

    Atomes de carbone

    insaturs (C=C et

    carbones aromatiques)

    Atomes de carbone

    saturs voisins de

    loxygne (CH3O,

    CH2O, etc.)

    Atomes de carbone

    saturs (CH3O,

    CH2, CH)

    =200-150 = 150-100 = 100- 50 = 50-0

  • Chapitre II. Mthodes analytiques de caractrisation structurale

    28

    Les dplacements chimiques de la RMN 1H donnent une indication beaucoup plus

    fiable sur la chimie locale que celle que donnent les spectres de RMN 13

    C. Lintgration

    donne des informations trs utiles et mme essentielles, mais il est beaucoup plus important

    de comprendre les raisons du dplacement chimique des diffrents types de protons. Les

    autres rgions du spectre de RMN du proton ressemblent galement dans leurs grandes lignes

    celles des spectres de 13

    C. Les voici :

    Tableau 2 : Rgions du spectre RMN du proton

    Me4Si

    Protons sur des carbones

    insaturs voisins dun

    oxygne aldhydes

    Protons sur des carbones

    insaturs : benzne,

    hydrocarbures

    aromatiques

    Protons sur carbones

    insaturs : alcnes

    CH3, CH2, CH

    saturs voisins

    dun oxygne

    CH3,CH2,CH

    saturs non

    voisins dun

    oxygne

    10,5 8,5 6,5 4,5 3,0 (ppm) 0,0

    Ces rgions concernent les protons lis C : les protons lis O ou N apparaissent

    peu prs nimporte ou dans le spectre. Mme pour les signaux CH, ces rgions sont

    approximatives et se recouvrent. Pour acqurir une meilleure connaissance des dplacements

    chimiques du proton il faut examiner dans le dtail les diffrentes catgories de protons et les

    raisons de leurs dplacements chimiques particuliers2.

  • Chapitre II. Mthodes analytiques de caractrisation structurale

    29

    II-3- La spectroscopie de masse :

    II-3-1- Principe :

    La spectromtrie de masse pse la molcule pour dterminer sa masse et sa

    composition atomique.

    Un spectromtre de masse possde trois lments de base : une premire partie qui

    volatilise et ionise la molcule dans un faisceau de particules charges qui entrane la

    formation dions positifs dans un tat excit qui vont se dissocier pour former des ions de

    masse infrieure ; une deuxime qui focalise le faisceau de telle sorte que les particules soient

    acclres et que les ions ayant le mme rapport masse/charge, soient spares de tous les

    autres l'aide d'un champ magntique suivant le rapport m/e ; et une troisime qui dtecte les

    particules en mesurant leurs charges, On ne dtecte donc que les ions . Tous les spectromtre

    courants oprent sous vide pouss et utilisent en gnral des ions positifs. Il y a trois mthodes

    pour transformer en cations les molcules neutres suivant la technique utilise: lionisation

    par impact lectronique, lionisation chimique positive et par bombardement par atomes

    rapides (FAB). Le spectre classique dit de fragmentation, est sous forme de traits verticaux,

    dont le plus intense est appel pic de base, auquel on donne une valeur de 100. Toutes les

    autres intensits tant calcules partir de cet indice 100.

    Figure 2 : Spectre de fragmentation.

  • Chapitre II. Mthodes analytiques de caractrisation structurale

    30

    II-3-2- Diffrents types de spectromtrie de masse :

    - Spectromtrie de masse par impact lectronique :

    Dans la spectromtrie de masse par impact lectronique, la molcule est bombarde

    par des lectrons de haute nergie qui jectent de la molcule un lectron faiblement li La

    perte de cet unique lectron conduit un radical-cation : un lectron clibataire et une charge

    positive. Llectron ject sera un lectron dnergie relativement leve, et sera en gnral un

    lectron qui nest pas impliqu dans une liaison, un lectron dun doublet libre par exemple.

    Ainsi lammoniaque donne NH3+ et une ctone donne R2C=O+. Si lnergie du faisceau

    dlectrons nest pas trop leve, certains de ces radicaux-cations plutt instables rsisteront

    la focalisation et atteindront le dtecteur. On pratique normalement deux oprations de

    focalisation : le faisceau est dvi par un champ magntique et par un champ lectrostatique

    pour acclrer les cations vers le dtecteur et il leur faut environ 20s pour y arriver. Mais si,

    comme cest souvent le cas, le faisceau dlectrons possde une nergie un peu suprieure la

    quantit juste ncessaire pour jecter llectron, lexcs dnergie est dissip par l

    fragmentation du radical- cation. schmatiquement, la molcule inconnue se transforme

    dabord en un radical-cation M+- qui se brise ( fragmentation) pour donner un radical X+ et

    cation Y+ .seules les particules charges ( les cations dans la plupart des appareils) peuvent

    tre acclres et focalises par les champs magntiques et lectrostatiques, et donc le

    dtecteur enregistre uniquement lion molculaire M+ et les fragments Y+ chargs

    positivement. Les radicaux X+ non chargs ne sont pas enregistres. Linconvnient de

    limpact lectronique, cest quune dure de 20s est trop longue pour la plupart des radicaux

    cations, et que tous les ions molculaires se fragmentent avant datteindre le dtecteur2.

    - Spectromtrie de masse par ionisation chimique

    Dans la spectromtrie de masse par ionisation chimique, on utilise le faisceau

    lectronique pour ioniser une molcule simple comme le mthane qui, son tour, ionise notre

    molcule par collision et transfert dun proton. Sous le bombardement lectronique, le

    mthane perd un lectron de liaison (il na que ceux-l) pour donner CH+

    4, qui ragit avec une

    molcule de mthane non ionise pour donner CH3 et CH5+.molculaire a ainsi de meilleures

    chances de rsister aux 20s ncessaires pour atteindre le dtecteur. Nous observons par cette

    mthode [M+H] (cest--dire une unit de plus que la masse molculaire) et non M+.

  • Chapitre II. Mthodes analytiques de caractrisation structurale

    31

    Le fait de possder plusieurs groupements fonctionnels favorise la dcomposition des ions

    molculaires2.

    - La spectromtrie de masse spare les isotopes

    La thorie nous a appris que la plupart des lments existent sous forme de mlanges

    disotopes. Le chlore est normalement un mlange 3 :1 de 35

    Cl et de 37

    Cl ( do la masse

    atomique videment fausse 35,5 pour le chlore), alors que le brome est un mlange peu

    prs 1 :1 de 79

    Br et de 81

    Br ( do la masse moyenne de 80 pour le brome). La

    spectromtrie de masse spare ces isotopes et nous donne des masses molculaires vraies, et

    non des masses moyennes 2.

    II-4- La chromatographie :

    II-4-1- Principe :

    Le dveloppement de la chromatographie a fortement contribu lavancement dans le

    domaine des analyses, car cest une mthode de choix pour lanalyse des composs hautement

    nanthiopures, tant la seule pouvoir dtecter et quantifier les impurets moins de 1%.

    La chromatographie est une technique physique de sparation d'espces chimiques qui

    permet lidentification et le dosage des diffrents composs dun mlange.

    L'chantillon contenant une ou plusieurs espces, est entran par un courant de phase mobile

    (liquide, gaz ou fluide supercritique) le long d'une phase stationnaire (papier, glatine, silice,

    polymre, silice greffe etc.) ; chaque espce se dplace une vitesse propre, dpendant de

    ses caractristiques, de celles des deux phases et les diffrences daffinit entre elles. Cette

    technique d'analyse chimique peut tre couple un dtecteur en vue d'une analyse qualitative

    ou quantitative du milieux5.

    Selon la technique chromatographique mise en jeu, la sparation des composants

    entrans par la phase mobile, rsulte soit de leur adsorption et de leurs dsorptions

    successives sur la phase stationnaire, soit de leur solubilit diffrente dans chaque phase.

    Phase stationnaire : phase fixe soit sur la surface intrieure d'une colonne soit sur une surface

    plane.

  • Chapitre II. Mthodes analytiques de caractrisation structurale

    32

    Phase mobile : phase qui se dplace travers la phase stationnaire, en entranant les analytes.

    La phase mobile ne doit pas interagir avec la phase stationnaire mais uniquement avec les

    analytes.

    Chromatogramme : graphique dune fonction de la concentration en analyte en fonction du

    temps (ou du volume) dlution.

    La chromatographie repose sur l'entranement d'un chantillon dissous par une phase

    mobile travers une phase stationnaire. Celle-ci retient plus ou moins fortement les

    substances contenues dans l'chantillon dilu selon l'intensit des forces d'interactions de

    faible nergie (comme les forces de Van der Waals, les liaisons hydrogne, etc.) ralises

    entre les diffrentes espces molculaires et la phase stationnaire. Les diffrents composants

    de l'chantillon ont gnralement une vitesse caractristique qui permet de les sparer, voire

    de les identifier. Cette vitesse de sparation est fortement dpendante de la nature de la phase

    mobile et de la phase stationnaire.

    Souvent, l'chantillon est analys par comparaison avec des substances dj connues

    dans l'chantillon ou par comparaison avec les rsultats de l'analyse d'une solution-talon

    (solution commerciale contenant des substances connues, des concentrations bien connues).

    Ces substances servent de rfrences et permettent d'identifier ou de doser chaque espce par

    comparaison des vitesses de sparation (et ventuellement d'autres renseignements donns par

    la dtection). Il s'agit de chromatographie analytique.

    Dans d'autres cas, on se contente de purifier et sparer les fractions, de les rcolter

    pour les identifier par d'autres techniques : c'est la chromatographie prparative. Cette

    mthode d'analyse permet l'identification et le dosage de composs dans un mlange. Elle

    peut-tre couple un spectromtre de masse pour l'identification de composs inconnus.

    Pour l'exploiter pleinement il est important de connaitre les diffrentes grandeurs de

    rtention et d'utiliser des colonnes avec une bonne efficacit.

    La chromatographie permet galement d'effectuer des dosages avec une grande

    prcision. Les principales mthodes de dosage sont la normalisation interne, la mthode

    des ajouts doss et l'talonnage interne. L'talonnage externe peut galement tre effectu

    sous certaines conditions.

  • Chapitre II. Mthodes analytiques de caractrisation structurale

    33

    Il existe de nombreux types de chromatographie ; on peut notamment les classer selon

    la nature de la phase mobile :

    la chromatographie sur couche mince (CCM ou TLC en anglais) ;

    la chromatographie en phase gazeuse (CPG ou GC en anglais) galement appele CPV

    (chromatographie en phase vapeur) ;

    la chromatographie en phase liquide (CPL ou LC en anglais) ;

    la chromatographie en phase liquide haute performance (CLHP ou HPLC en anglais) ;

    la chromatographie en phase supercritique (CPS ou SFC en anglais).

    On peut aussi les nommer selon les interactions dveloppes par la phase stationnaire :

    la chromatographie d'adsorption/d'affinit ;

    la chromatographie de partage ;

    la chromatographie change d'ions ;

    la chromatographie chirale (qui est, soit de la CPG, soit de la CPL) ;

    la chromatographie d'exclusion strique (CES ou SEC en anglais) ;

    Ou selon le support de la phase stationnaire :

    la chromatographie sur colonne (regroupant notamment HPLC et CPG) : la phase

    stationnaire est dans un tube troit et la phase mobile progresse par gravit ou diffrence

    de pression ;

    la chromatographie planaire3 (qui recouvre CCM et chromatographie sur papier) : la

    phase stationnaire est sur la surface d'un support plat (CCM) ou dans une feuille de

    cellulose poreuse (chromatographie papier) et la phase mobile se dplace par capillarit

    ou par gravit.

    tapes d'une analyse quantitative

    Choix de la mthode

    Analytes tudier : nature et nombre

  • Chapitre II. Mthodes analytiques de caractrisation structurale

    34

    Connatre la nature de l'analyte permettra d'adapter le dtecteur en sortie de l'analyse

    chromatographique. (Gaz, liquide...) Enfin Connatre son nombre c'est dire sa concentration

    permettra d'viter la saturation du dtecteur. Il existe en chromatographie, diffrents

    dtecteurs (FID, Spectro...)

    1. Analytes tudier

    Nombre danalyses

    Exactitude recherche

    2. chantillonnage

    3. Prparation de lchantillon

    Mise en solution

    Extraction des analytes de lchantillon

    Concentration

    Rendement de lextraction

    4. liminer les interfrences

    Effet de matrice

    Purification de lextrait

    5. Analyse chromatographique

    Directe

    Aprs traitement (mthylation, sylilation)

    talonnage

    Linarit

    6. Calcul des rsultats

    Exactitude

    Evaluation dincertitude

  • Chapitre II. Mthodes analytiques de caractrisation structurale

    35

    II-4-2- La chromatographie en phase gazeuse (CPG)

    Principe :

    Le mlange luer est inject laide dune seringue. Une fois vaporiss par

    linjecteur, les composs sont entrans dans la colonne par le gaz vecteur (le plus souvent He

    ou N2). Suivant laffinit avec la phase stationnaire, les composs sont spars avant dtre

    dtects en sortie de colonne. Les appareils de CPG sont frquemment coupls avec un

    spectromtre de masse pour l'identification des composs au fur et mesure de le leur

    lution6.

    Appareillage de CPG :

    Il est constitu de 3 parties :

    un injecteur

    une colonne place dans une enceinte thermostate

    un dtecteur

    II-4-3- La chromatographie en phase liquide (CPL) ou liquid

    chromatography (LC) :

    Cest une technique d'analyse quantitative, qualitative et sparative principalement

    utilise dans le domaine de la chimie analytique comme outil scientifique majeur mais aussi

    dans des domaines varis tels que la chimie organique et la biochimie. Elle recouvre

    la chromatographie sur couche mince (CCM), la chromatographie sur papier,

    la chromatographie en phase liquide en colonne ouverte ou basse pression, et

    la chromatographie en phase liquide haute performance (HPLC).

    Ce type de chromatographie repose sur la sparation de composs entrans par un liquide

    (phase mobile) travers un solide divis (phase stationnaire) qui est soit plac dans un tube

    (colonne chromatographique), soit fix sur une surface inerte.

  • Chapitre II. Mthodes analytiques de caractrisation structurale

    36

    La sparation s'opre suivant les interactions chimiques ou physiques des analytes avec la

    phase mobile ainsi qu'avec la phase stationnaire7.

    En pratique, l'analyse LC met en uvre plusieurs tapes :

    prparation de l'chantillon par l'oprateur

    injection

    sparation chromatographique

    dtection

    II-4-3-1-Chromatographie sur couche mince (CCM) :

    Principe de la CCM :

    Le principe de sparation des composs par CCM est proche de celle en HPLC. Le

    principal intrt de la CCM est l'identification rapide des composs d'un mlange. En contre

    partie, l'analyse est uniquement qualitative et ne permet pas le dosage d'un compos.

    La chromatographie sur couche mince seffectue gnralement sur une fine couche

    de silice (phase stationnaire) dpose sur un support. Le mlange tudi est ensuite pos

    laide dun capillaire (pipette Pasteur par exemple) environ 1 cm du bord puis plac dans

    une cuve contenant lluant. Le niveau de lluant devant tre en dessous du produit dpos.

    La cuve de chromatographie est ensuite referme par un couvercle.

    Lluant migre sur la plaque de silice par capillarit et entrane les composs du mlange

    tudi. Si les vitesses de migration des composs sont diffrentes, ils seront spars, Il y a

    plusieurs faons d'identifier les endroits o se trouvent les produits ainsi spars :

    La plaque de chromatographie est lue directement si les composs sont visibles

    (colors), ou place sous une lumire UV si ils sont fluorescents. Ils peuvent galement tre

    rvls en pulvrisant un rvlateur qui ragira chimiquement avec les produits (en les

    dtruisant) et dont le rsultat sera color. (ex : une solution dacide sulfurique puis chauff

    dans une tuve).

  • Chapitre II. Mthodes analytiques de caractrisation structurale

    37

    Figure 3 : Exemple dlution en CCM :

    Nous dterminerons ensuite, le ratio frontal Rf = L1/L2, ce drnier tant le rapport

    entre la distance parcourue par le solut, divis par la distance parcourue par le front du

    solvant. Ce paramtre, nous informera sur la bonne separation des composs.

    II-4-3-2- La chromatographie liquide sur colonne :

    Le rsultat de la sparation de notre mlange de composs en CCM, est dterminant

    quand au choix de lluant utiliser pour la sparation et la purification grande chelle par

    chromatographie liquide sur colonne , mais il faut etre vigilent, car la CCM nest pas toujours

    reproductible sur colonne, elle donne seulement une approche approximative et grossire de

    ce que nous pouvons avoir comme paramtres de sparation sur cette dernire, notamment sur

    le choix de la phase mobile utilise, son volume, le diamtre de la colonne utilise et lordre

    dlution des fractions des produits spars.

  • Chapitre II. Mthodes analytiques de caractrisation structurale

    38

    Principe :

    Comme pour la CCM, le principe est simple, prendre une colonne en verre de diamtre

    adquat ( en fonction de la quantit du mlange purifier ou spar et des Rf), ouverte lune

    de ses extrmit et ayant un robinet darrt lautre, ensuite fermer lentre du robinet laide

    dun coton et la conditionner dabord avec une couche de sable denviron 2cm, ensuite avec

    20cm de silice ordinaire ou flash (cela dpend du type de sparation voulu), bien tasser le tout

    et terminer par une deuxime couche de sable, la phase stationnaire ainsi prpare, doit tre

    bien solvate avec la phase mobile plusieurs fois jusqu ce quelle devienne homogne. Une

    fois la colonne prte, le mlange danalytes dissouts, est concentr et transvas uniformment

    sur la couche de sable laide dune pipette ou canule, puis, une fois les produits absorbs par

    le sable, lluant commence tre dvers de faon ce que la colonne soit toujours remplie

    et les composs commencent migrer dans la colonne diffrentes vitesses et se sparent

    ainsi en fractions colores, qui seront collectes et peses indpendamment. Elles pourront

    ensuite servir dautres analyses ou prparations.

    Figure 4 : Dessin d'une colonne de chromatographie liquide.

  • Chapitre II. Mthodes analytiques de caractrisation structurale

    39

    II-5- Rfrences:

    [1] Gawley R.E., Aub, J., Principales of Asymmetric Synthesis. Elsevier Science Ltd Great

    Britain, 1996.

    [2] Clayden, J., Greeves, N., Warren, S., Wothers, P., Chimie Organique, DE Boeck diffusion,

    Paris, 2003.

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    [4] Flack, H.D., Acta Cryst. 1983, A39, 876-881.

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    2005.

    [6] Fowlis, I .A., Gaz Chromatography, University of Northunbia at Newcastle, John Wiley &

    Sons, G.B., 1994.

    [7] Hostettmann, K., Marston, A., Hostettmann, M., Preparative Chromatography Techniques,

    University of Lausanne, Switzeland.Springer-Verlag.Berlin, 1998.

  • Chapitre III. Synthse et caractrisation de nouveaux ligands ferrocniques bidents

    41

    III- Synthse et caractrisation de nouveaux ligands ferrocniques bidents:

    III-1- Gnralits :

    Dans ce chapitre nous nous somme intresss la synthse de nouveaux ligands

    ferrocniques bidents et/ou de chiralit planaire, qui possdent gnralement deux fonctions

    en position 1,2 ou 1,1 :

    - Une fonction phosphine PPh2 , ou CHX (X : =N-NR1R2).

    - Et une deuxime fonction avec diffrents groupements donneurs CHX (X : =N-

    NR1R2), ou CH2 X (X=SPPh2).

    En effet, les ferrocnes de chiralit planaire substitus en position 1,2 ; appartiennent

    la classe de ligands qui ont connu le plus de succs en catalyse asymtrique1.

    Les phosphines sont des ligands ancillaires extrmement importants pour certains

    systmes catalytiques, en complexation avec des mtaux de transition : ces ligands ne

    participent pas directement aux ractions des substrats tels que H2 CO CH3OH, les olfines,

    mais ils permettent de moduler lactivit du centre catalytique, et cest prcisment leurs

    pouvoirs donneur et accepteur - qui sont dterminants. Ainsi le phosphore trivalent joue

    le rle de -donneur par le biais de sa paire libre, et de -accepteur par ses orbitales 3d. En

    fait, pour dfinir les caractristiques des phosphines, il faut considrer au moins trois

    paramtres intrinsques du ligand :

    - le paramtre strique valu laide de langle de cne.

    - Le caractre donneur accepteur.

    - Le pK permettant de classer les ligands.

    Le rle des ligands additionnels ou ancillaires est multiple :

    Maintenir le mtal sous une forme soluble.

    Stabiliser llment de transition au sein du complexe en vitant la prcipitation du mtal.

    Influencer la ractivit et la slectivit.

  • Chapitre III. Synthse et caractrisation de nouveaux ligands ferrocniques bidents

    42

    Linterprtation de cette influence des ligands sur le cours de la raction catalytique fait appel

    plusieurs concepts :

    o Pouvoir -donneur, basicit.

    o Pouvoir -accepteur.

    o Effet trans, effet inductif, effet strique.

    o Densit lectronique sur le mtal.

    o Niveaux dnergie des orbitales.

    Par exemple, daprs la thorie des orbitales molculaires, le choix des ligands, pour

    une raction donne, nous conduit ajuster les niveaux dnergie dans le complexe pour que

    les changes lectroniques puissent se faire sans saut dnergie important.

    Tous ces concepts dcrivent en fait le mme phnomne, savoir des variations de densit

    lectronique dans la sphre du centre mtallique du complexe (rupture et formation de

    liaison)2.

    III-2- Introduction la chimie des drivs hydrazones :

    La chimie des composs azots est depuis longtemps la source privilgie de

    nombreux sujets dtude. Latome dazote est prsent dans de nombreuses molcules

    naturelles ou dintrt pharmacologique et de trs nombreuses mthodes ont t mises au

    point pour accder aux composs azots. Quelques-unes dentre elles ont t explores au

    laboratoire, et travers la chimie des hydrazones, nous avons tent den explorer dautres.

    En effet, les hydrazones et leurs drivs constituent une classe de composs versatile

    en chimie organique car ils procdent non seulement des proprits biologiques intressantes :

    anti-inflammatoires, analgsiques, anticonvulsifs, antituberculeux, anti-tumoral, anti VIH, et

    antimicrobiens3, mais ils reprsentent aussi des ligands trs priss pour la formation

    complexes mtalliques en catalyse et la synthse de composs hterocycliques4, cependant

    beaucoup de leurs proprits restent encore mconnues.

  • Chapitre III. Synthse et caractrisation de nouveaux ligands ferrocniques bidents

    43

    III-2-1- Synthse :

    Les hydrazones sont une famille de composs organiques comportant une structure de

    type R1R2C=N-N R3R4, ils sont caractriss par leur synthse relativement simple, une

    stabilit hydrolytique propre aux imines ainsi quune grande tendance cristalliser5.

    La mthode la plus simple et la plus utilise pour former une hydrazone, consiste condenser

    une hydrazine sur un compos carbonyl (aldhyde ou une ctone) ; ou loxygne de ces

    groupements fonctionnels est remplac par lhydrazine en liminant une molcule deau en

    milieu acide.

    Si lhydrazine subit parfois une double condensation du compos carbonyl,

    lutilisation dhydrazines mono- ou N,N-disubstitues permet de synthtiser trs facilement les

    hydrazones correspondantes6.

    Schma 1 : Synthse gnrale des drivs hydrazones.

    III-2-2- Proprits :

    La structure des hydrazones contient deux azotes lis de nature diffrente et une

    double liaison C=N conjugue avec la paire libre dlectron de lazote terminal ; ce fragment

    structural donne lhydrazone des proprits physiques et chimiques caractristiques. Les

    atomes dazote sont nuclophiles aussi bien que le groupement hydrazone, cependant lazote

    de type amine est plus ractif. Le carbone du groupement hydrazone est la fois lectrophile

    par la polarisation de la liaison double, mais aussi nuclophile par la participation la

    conjugaison du doublet non liant de lazote terminal et suivant les conditions ractionnelles et

    les hydrazones choisies, cest lune ou lautre des proprits qui sexprimera.

  • Chapitre III. Synthse et caractrisation de nouveaux ligands ferrocniques bidents

    44

    Schma 2 : Caractre lectrophile et nuclophile des hydrazones

    N

    NR4

    R3

    C

    R2

    R1

    EE E

    Nu

    ....

    E= lectrophile

    Nu= nuclophile

    Figure 1 : Classification des centres actifs

    III-2-2-1- Ractivit lectrophile des hydrazones :

    La ractivit lectrophile des hydrazones est la mieux connue et la plus dveloppe.

    Lune des applications rcentes les plus intressantes met en jeu des N,N-dialkylhydrazones

    chirales de type SAMP et RAMP7 nommes ainsi car elles sont drives de la (S)-1-amino-

    2-mthoxymthylpyrrolidine ou de son nantiomre (R). Ces hydrazones subissent des

    additions stroslectives de divers composs organomtalliques8. Le clivage rducteur

    subsquent de la liaison N-N des hydrazines obtenues permet dobtenir des amines

    fonctionnalises avec un trs bon contrle de la diastro- et de lnantioslectivit. Depuis

  • Chapitre III. Synthse et caractrisation de nouveaux ligands ferrocniques bidents

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    quelques annes, de nombreuses mthodes dallylation asymtrique des hydrazones ont t

    dveloppes. Le contrle de la stroslectivit est assur par lutilisation, soit dhydrazones

    apparentes aux SAMP et RAMP dEnders9, soit de ligands chiraux

    10 comme les

    sulfoxydes11

    .

    Plus largement, dautres systmes organomtalliques permettent par exemple le

    contrle de lnantioslectivit dans laddition de vinylboronates12

    ou de lnantioslectivit

    de lhydrocyanation des hydrazones 13

    .

    III-2-2-2- Comportement nuclophile :

    Les hydrazones N-monosubstitues ragissent avec divers lectrophiles au niveau de

    Latome dazote terminal, dont le proton peut tre facilement dplac. Il est notamment facile

    de raliser la N-acylation des hydrazones par laction danhydrides dacide ou de chlorures

    dacyle14

    . Il est galement possible dobtenir des 1,1-dianions par double dprotonation

    dhydrazones non substitues. Ces dianions peuvent ensuite ragir avec des halognures

    dalkyle pour donner des produits de N,N-dialkylation. Dautre part, les protons en de

    lhydrazone, bien que moins acides quen dun carbonyle, peuvent tre arrachs en milieu

    fortement basique. Langer a rcemment exploit cette proprit pour former des

    oxazolopyridazines16

    . Contrairement aux hydrazones monoalkyles, la plupart des N,N-

    dialkylhydrazones sont assez peu nuclophiles et ne ragissent quavec de puissants

    lectrophiles. Keil et Ried en 195817

    , puis Brehme en 197618

    ont utilis des iminiums

    prforms, avec des rendements faibles.

    Dautres lectrophiles comme le ractif de Vilsmeier R2N+=CHCl19

    et le

    benznesulfonylisocyanate20

    ont t employs. Dans ce dernier cas, la diffrence de ractivit

    entre lhydrazone issue du formaldhyde et celle issue du propionaldhyde est remarquable.

    Plus rcemment, Hojo a ralis des trifluoromthylations dhydrazones par raction avec

    lanhydride trifluoroactique21

    .

    Les hydrazones issues du formaldhyde nommes aussi formaldhyde

    dialkylhydrazones (FDAH) ont t longuement tudies par Lassaletta. Elles prsentent une

    plus forte ractivit, notamment les N,N-dimthylhydrazones et les hydrazones N-inn15

    incluses dans un cycle pyrrolidine.

  • Chapitre III. Synthse et caractrisation de nouveaux ligands ferrocniques bidents

    46

    Lutilisation des hydrazones dEnders SAMP et RAMP22

    , o la pyrrolidine est chirale,

    permet de raliser des additions de Michal asymtriques sur les nones23

    , les esters a,b-

    insaturs24

    et les nitroalcnes25

    , ainsi que des additions sur les a-amino- et les a-

    alkoxyaldhydes26

    . Enders et Lassaletta ont mis au point une squence lgante dans laquelle

    ils utilisent successivement les proprits nuclophiles et lectrophiles de lhydrazone27

    .

    III-2-3- Applications :

    Les drivs d'hydrazones aromatiques sont utiliss pour mesurer la concentration du

    poids molculaire des aldhydes et les ctones, dans les flux de gaz par exemple. Le cyanure

    de carbonyle-p-trifluoromethoxyphenylhydrazone (en abrg FCCP) est utilis pour la

    rduction de l'oxygne dans la phosphorylation oxydative en biologie molculaire. La

    mthode de couplage hydrazone-base est utilise en biotechnologie mdicale pour coupler les

    mdicaments aux anticorps voulus, ces derniers sont utiliss contre un certain type de cellules

    cancreuses et ceux afin daugmenter leur stabilit et leur efficacit en milieu cellulaire 28

    .

    Dans N ,N ' -dialkylhydrazones 29

    la liaison C = N peut tre hydrolyse, oxyde et rduite, la

    liaison N-N peut tre rduite en amine libre. Si la liaison C=N peut ragir avec des

    nuclophiles organomtalliques, l'atome d'hydrogne en alpha est dix fois plus acide que la

    ctone et donc plus nuclophile, la dprotonation avec par exemple lLDA donne une

    azaenolate qui peut tre alkyle par les halognures d'alkyle, une raction initie par EJ Corey

    et Enders Dieter en 1978 30

    . En synthse asymtrique SAMP et RAMP sont deux hydrazines

    chirales qui ragissent comme auxiliaire chiral avec une hydrazone intermdiaire chirale 31

    .

    III-3- Les drivs de lacide dithionophosphorique:

    Le dveloppement actuel considrable de la chimie du phosphore, aussi bien au point

    de vue des recherches thoriques quau point de vue des applications industrielles, est du

    essentiellement la dcouverte des possibilits dapplication pratique multilatrale de ces

    composs (insecticides, fongicides, plastifiants, antioxydants) 32

    Aprs la dcouverte des recherches effectues par G.Schrader sur la synthse des

    composs phosphoriques et thiophosphororganiques toxiques (composs utilisables comme

    insecticides33

    ) un dveloppement imptueux prend naissance dans le monde entier.

    http://en.wikipedia.org/wiki/Hydrazone#cite_note-0#cite_note-0

  • Chapitre III. Synthse et caractrisation de nouveaux ligands ferrocniques bidents

    47

    La structure des composs thiophosphororganiques (explore par toutes les mthodes

    physico-chimiques susceptibles datteindre ces structures, ou par des mthodes de calcul de la

    mcanique-quantique), la strochimie de ces structures, les mcanismes de ractions, les

    corrlations structures ractivit, les nouvelles mthodes de synthse, voila quelques unes

    des directions de la recherche de notre temps.

    Il est important de noter encore un autre facteur, qui a contribu au dveloppement du

    domaine ; il sagit des recherches biochimiques qui ont mis en vidence le rle clef jou par

    les drivs du phosphore dans les processus vitaux de lorganisme32

    III-3-1- Synthse :

    Trs peu de travaux sur les mthodes de prparation des composs phosphinodithioiques

    ont t reports dans la littrature chimique33

    :- la raction de Grignard avec le phosphore

    pentasulfide34

    , -par laddition du soufre une phosphine secondaire35

    , - partir de lacide

    phosphinothioique et le sodium sulfhydrate36

    , - par la raction de Friedel-Crafts avec le

    benzne et le phosphore pentasulfide37

    , -et par la raction de Friedel-Crafts avec le benzne

    et le thionophosphine sulfide33

    . Nous en citerons au moins deux qui ont donn un haut

    rendement de ces produits en utilisant des produits de dpart accessibles:

    a) Synthse dcrite par Higgins et ses collaborateurs :

    Elle donne accs un acide phosphinodithioique symtrique avec un assez bon

    rendement (70-90%), en utilisant la raction de Friedel-Crafts avec le benzne et le

    phosphore pentasulfide. Notre produit est obtenu en mlangeant le benzne et le

    phosphore pentasulfide en prsence de chlorure daluminium anhydre (8 :1) et au

    reflux pendant huit heures.

    P4S10 + 8C6H6 AlCl3 4(C6H6)2 PS2H + 2H2S

    b) Synthse dcrite par Peter et ses collaborateurs :

    Bien que plus fastidieuse accomplir que la prcdente, cause de la longue

    prparation du produit de dpart le thionophosphine sulfide, elle donne un meilleur

  • Chapitre III. Synthse et caractrisation de nouveaux ligands ferrocniques bidents

    48

    rendement (95%) et utilise une quantit moindre de chlorure daluminium anhydre

    (2 :1), ceci en partant dun mlange de benzne et de thionophosphine sulfide trait

    par du chlorure daluminium anhydre et mis au reflux huit heures.

    (RPS2) 2 + 2C6H6 AlCl3 R1R2 PS2H

    R1= CH3, C2H5, C6H6,

    III-3-2- Proprits :

    La ractivit des composs du phosphore tri coordonn a t traite de faon varie,

    cependant, les drivs soufrs ont reu une place beaucoup plus modeste que les composs

    oxygns.

    La ractivit des composs du phosphore tri coordonn est due une contribution

    collective des lectrons de liaison, des doublets libres et des orbitales d vacantes. la prsence

    des doublets lectroniques libres et des orbitales d vacantes dterminent le caractre biphyle

    donneur-accepteur de latome de phosphore qui lui permet de donner des lectrons un

    substrat pour former une liaison et de les accepter au mme centre pour former une seconde

    liaison ou , la formation de composs penta coordonns en partant des composs tri

    coordonns est un exemple de donation et acceptation .

    Latome de phosphore se comporte comme un nuclophile puissant vis--vis des

    lectrophiles, mais dans certaines conditions denvironnement il peut agir comme lectrophile

    lorsquil subit lattaque des nuclophiles.

    Comportement nuclophile du phosphore :

    Le caractre fortement nuclophile des composs du phosphore tricoordon est du la

    valeur relativement rduite du potentiel dionisation de ses doublets libres, ce qui les rend

    propices la formation dune liaison

    Comportement lectrophile du phosphore :

    Le caractre lectrophile est du la haute polarisabilit de latome de phosphore se

    manifestant dans les composs tri coordonns qui contiennent de bon groupements partants

  • Chapitre III. Synthse et caractrisation de nouveaux ligands ferrocniques bidents

    49

    (halognes, -OR, -SR, -NR2). Ces derniers diminuent le caractre nuclophile du phosphore et

    ainsi apparait la possibilit de lapprochement dun nuclophile, dans ce cas la latome de

    phosphore reste dans un tat de coordination inchang.

    Ractivit ambidante :

    La prsence dun groupement nuclophile (SR, NR) dans la molcule du phosphore tri

    coordonn donne naissance un deuxime centre nuclophile dans la molcule, en la rendant

    propice une ractivit ambidente, la raction lun ou lautre centre or mis la structure de la

    molcule elle-mme, dpend de la nature du ractif nuclophile attaquant31

    .

    III-3-3- Applications :

    Il convient de noter que la presque totalit des constituants biologiques sont des

    drivs oxygns de lacide phosphorique, un des premiers composs dimportance

    physiologique dcouvert, parmi les drivs organiques de lacide phosphorique, est la

    lcithine, qui a t isole ds 184538

    . Depui