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Manganese‐Catalyzed Dihydroxylation and Epoxidation of Olefins
No full textThe oxidation of alkenes to epoxides and diols is a key functional group transformation in organic chemistry opening the way to a wide range of further derivatizations. Achieving these transformations with atom efficiency necessitates the use of catalysts, and in this aspect manganese complexes have stood out over the last decades for the enantioselectivities that can be achieved and the often high turnover numbers and frequencies possible. In this chapter, the scope of manganese-catalyzed oxidation of alkenes is discussed from the perspective of mechanism with the goal of showing the diversity in reactivity that is already apparent.</p
Manganese and rhenium complexes for (de)-hydrogenation reactions
No full textDepuis la découverte de l'efficacité des catalyseurs de manganèse(I) dans les réactions d'hydrogénation en 2016, ce domaine de recherche a connu une évolution exponentielle. Un grand nombre de systèmes catalytiques a été développé en jouant sur la nature des ligands, le choix de la source d'hydrogène et les conditions réactionnelles. Ces recherches ont conduit à des progrès significatifs en termes d'activité catalytique, de sélectivité et de champ d'application. L’objectif de ce travail doctoral était de développer de nouveaux catalyseurs bien définis de manganèse pour réaliser efficacement des réactions d’hydrogénation (asymétrique), par voie directe en présence de H2 ou par transfert d’hydrogène, de liaisons polaires et apolaires. Le premier chapitre résume les avancés récentes dans le domaine des réactions d’hydrogénation catalysée par le manganèse. La deuxième partie de ce travail porte sur l’utilisation de complexes chiraux de Mn(I) en réduction asymétrique de cétones par transfert d'hydrogène. Cette étude a permis d’identifier rapidement, par un criblage in-situ de ligands amino-phosphines commerciaux, un ligand particulièrement actif et sélectif en transfert d'hydrogénation asymétrique avec des énantiosélectivités allant jusqu’à 99%. La troisième partie de ce travail est consacrée à la préparation d'une série de complexes de manganèse(I) supporté par des ligands bidentes facilement accessibles. Ces complexes ont conduit à des résultats catalytiques prometteurs pour la réduction d’esters, de cétones et d’alcènes terminaux. La dernière partie de ce travail de thèse décrit l’utilisation du méthanol, comme source durable de carbone C1, pour les réactions de C-alkylation de cétones. Ces dernières réactions ont été promues par des complexes de rhénium.Since the discovery of the efficiency of manganese(I) catalysts in direct hydrogenation and hydrogen transfer reactions in 2016, this field of research has undergone a significant evolution. A large number of catalytic systems has been developed by playing with ligand design, hydrogen source selection, and the reaction conditions, which resulted in significant progress in terms of catalytic activity, selectivity and application scope. The objective of this PhD work was to develop new well-defined manganese catalysts to efficiently perform hydrogenation and asymmetric hydrogen transfer reactions of polar and apolar bonds with readily available ligands. The first chapter summarizes the recent advances in manganese-catalyzed hydrogenations. The second part of this work deals with the use of chiral manganese(I) complexes in the asymmetric reduction of ketones by hydrogen transfer. This study allowed the rapid identification, by in-situ screening of commercial amino-phosphine ligands, of a particularly active and selective ligand for asymmetric hydrogen transfer with enantioselectivities up to 99%. The corresponding well-defined complex has been prepared and its catalytic activity was shown to be similar to the one of in-situ system. The third part of this work is devoted to the preparation of a series of manganese(I) complexes supported by readily available bidentate ligands. These complexes have led to promising catalytic results for the reduction of esters, ketones and terminal alkenes. The last part of this thesis describes the use of methanol, as a sustainable source of C1 carbon, for C-alkylation reactions of ketones through hydrogen borrowing reaction. In this last case, we have selected rhenium, the heavier congener of manganese, as meta
Réactions d’hydroélémentation catalysées par des complexes des métaux de transition abondants
No full textCe travail de recherche est consacré au développement de catalyseurs à base de métaux de transition abondants de la première rangée du tableau périodique, tels que Mn, Fe, et Ni, pour les réactions d'hydro-élémentation. Tout d'abord, l'hydrosilylation de cétones et d'aldéhydes a été accomplie en utilisant un système catalytique simple Ni(OAc)₂ 4H2O/PCy₃ avec le PMHS, silane peu coûteux et stable en tant que source d'hydrure. L'amination réductrice d'aldéhydes avec des amines a également été réalisée avec le même système catalytique et le TMDS, comme silane. Deuxièmement, l’efficacité des complexes de manganèse demi-sandwich CpMn(CO)₂(IMes) a été prouvée pour la réduction des aldéhydes et des cétones en présence de Ph₂SiH₂ (1,5 équiv.) sous irradiation UV. La transformation difficile d'acides carboxyliques en aldéhydes a été effectuée à l'aide de Mn₂(CO)₁₀ et de Et3SiH. Troisièmement, la méthylation des amines secondaires avec le carbonate de diméthyle en tant que source C1 a été démontrée dans des conditions catalytique douces avec [CpFe(CO)₂(IMes)]I. Ensuite, l'hydroboration d'alcènes et d'alcynes fonctionnalisés a été réalisée en présence d’un complexe de fer (0), Fe(CO)₄(IMes) sous irradiation UV. Enfin, la réaction d'hydroboration a été étendue avec succès à la réduction de CO₂ en methoxyboranes avec Fe(CO)₃[P(OPh)₃]₂ en tant que catalyseur et les diverses sources de borane, tels que HBpin, HBcat ou 9-BBN.This research work deals with the use of the catalysts based on the earth-abundant transition metals of the first row of the periodic table, such as Mn, Fe, and Ni, for hydroelementation reactions. First of all, the hydrosilylation of aldehydes and ketones was accomplished using a simple Ni(OAc)₂ 4H₂O/PCy₃ catalytic system with the inexpensive and stable silane PMHS as the hydride source. The reductive amination of aldehydes with amines was also achieved with the same catalytic system and TMDS, as the silane. Second, the efficiency of manganese half-sandwich complex CpMn(CO)₂(IMes) was exemplified for the reduction of aldehydes and ketones in the presence of Ph ₂ SiH ₂ (1.5 equiv.) under UV irradiation at room temperature. Still with manganese, the challenging transformation of carboxylic acids to aldehydes was performed using commercial Mn₂ (CO)₁₀ and Et₃SiH. Third, the methylation of the secondary amines with dimethyl carbonate as an alternative and safe C1 source was demonstrated under mild conditions with [CpFe(CO)₂(IMes)]I as the catalyst. Then, the hydroboration of functionalized alkenes and alkynes was catalyzed by an iron(0) carbonyl complex Fe(CO)₄(IMes) under UV irradiation. Finally, the hydroboration reaction was successfully extended to the reduction of CO₂ to methoxyboranes with Fe(CO)₃[P(OPh)₃]₂ as the catalyst and the borane sources, such as HBpin, HBcat or 9-BBN
Iron and Nickel N-heterocyclic carbenes complexes for catalyzed hydrosilylation and borylation reactions
No full textCes travaux de thèse portent sur le développement de catalyseurs à base de ligands carbène N-hétérocycliques dérivés de fer et de nickel, deux métaux de transition abondants, pour les réactions de hydrosilylation et de borylation. Le premier chapitre porte sur les travaux réalisés à l’aide de complexes de fer du type [Cp(NHC)Fe(CO)₂][X] (X = I, PF₆) possédant des ligands de type benzimidazole ou imidazole et leur évaluation en hydrosilylation de dérivés carbonylés. Le deuxième chapitre traite de l’utilisation de complexes demi-sandwichs de nickel du type CpNi(NHC) en hydrosilylation d’aldéhydes, de cétones, d’aldimines et de cétimines. Enfin le troisième chapitre est consacré à la réaction de borylation catalysée par des complexes de nickel demi-sandwich CpNi(triazole)X et des complexes de nickel possédant deux ligands chélatants anioniques de type carbene N-hétérocyclique fonctionnalisé par un bras amido.The research work described in this manuscript has for main objective the development of new homogeneous catalytic systems based on N-heterocyclic carbene (NHC) iron and nickel complexes for hydrosilyation and borylation reactions. The first chapter describes the use of [Cp(NHC)Fe(CO)₂][X] (X = I, PF₆) complexes bearing benzimidazole or imidazole NHC type ligands for hydrosilylation of benzaldehyde and acetophenone. In a second chapter, we have shown that half-sandwich NHC-nickel complexes in the presence of a catalytic amount of NaHBEt3 can be efficient catalysts for the reduction of aldehydes, ketones, aldimines and ketimines in the presence of diphenylsilane. In the last chapter, two new series of non-classical NHC-nickel triazole complexes had been developed: (i) one series with half sandwich NHC-nickel triazole complexes and (ii) another one based on chelating anionic amido-functionalized N-heterocyclic carbene nickel complexes. The two series of complexes were then evaluated in catalytic borylation cross coupling reaction
(De)hydrogenation reactions catalyzed by manganese(I) complexes
No full textPour répondre aux enjeux économiques et sociaux modernes, le développement de catalyseurs organométalliques à base de métaux abondants et bon marché, comme alternatives aux catalyseurs historiques basés sur les métaux précieux, connaît un essor constant depuis deux décennies. L’objectif du présent travail doctoral a été de développer des catalyseurs à base de manganèse, troisième métal de transition le plus abondant après le fer et le titane, et précédemment principalement utilisé en oxydation, pour les réactions de (dé)-hydrogénation.To meet modern economic and social challenges, the development of inexpensive and abundant metal-based organometallic catalysts, as alternatives to historical catalysts based on precious metals, has been growing steadily for two decades. The aim of this doctoral work was to develop catalysts based on manganese, which is the third most abundant transition metal after iron and titanium, and previously mainly used in oxidation, for (de)-hydrogenation reactions
Hydrogenation of esters promoted by bidentate NHC-based manganese catalysts
No full textInternational audienc
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