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Master de Chimie Moléculaire

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Frontières en chimie organométallique : applications



Nicolas Mézailles (Ecole Polytechnique/CNRS)

Ce cours concerne les applications des complexes organométalliques et de coordination en synthèse organique et en catalyse. Les mécanismes principaux intervenant autour du métal sont revus et explicités au travers de nombreux exemples (réarrangements, catalyse...). Les grandes familles de complexes (complexes carbéniques, chimie du samarium et lanthanides, métaux du groupe 4, ...) et de catalyseurs sont étudiées et leurs applications principales discutées. Ce cours présente également les nouveaux challenges de la catalyse moderne (activation de liaison C-H, activation de N2, chimie verte, ...). Des développements récents sur l'utilisation des complexes organométalliques dans le domaine des nanosciences (matériaux, catalyse...) sont également discutés.

Plan :

- Réaction dans la sphère de coordination du métal
Description des principales réactions intervenant dans la sphère de coordination du métal. (Addition oxydantes, élimination réductrice, transmétallations, métathèses, échanges de ligands, réactivité des ligands coordinnés, effets électroniques et stériques, coopérativité....).

- Les grandes classes de complexes
La chimie des complexes du zirconium et du titane. Applications en synthèse organique, chimie hétérocyclique et catalyse (cyclisations, métathèse M-hétéroélément, polymérisation, réarrangements...). Les ligands carbènes (propriétés électroniques, synthèses, carbènes stables). Les différents complexes de carbènes (électrophiles, nucléophiles). Principales réactions des complexes carbéniques (formation de cycles, cyclopropanation, métathèse...).

- Applications des complexes de lanthanides en synthèse organique et en catalyse.
Présentation des lanthanides (propriétés électroniques, coordination, synthèse...). La chimie du diiodure de samarium (couplages, réductions), les complexes de lanthanides en catalyse (amination, polymérisation, ...).

- L'interface ligand-métal
Les différents types de ligands. Comment choisir un ligand pour un procédé catalytique donné (régio et stéréosélectivité). Synthèses de ligands fonctionnels.

- Les nanoparticules métalliques
Définition (colloides, nanoparticules), voies de synthèses (ligands, précurseurs organométalliques). Applications diverses (optique, catalyse, auto-organisation...).

- Présentation des défis futurs
L'activation des petites molécules (O2, N2) et de la liaison C-H des alcanes. Les nouveaux challenges en organométallique et catalyse. La valorisation du CO2 (chimie verte...).


Autres cours :

Approche théorique des éléments de transition
Catalyse homogène
Chimie bioinorganique
Synthèse organométallique
Catalyse hétérogène