Synthèse et réactivité d'un dication d'antimoine(III)
Dans les réactions de catalyse enzymatique, l’effet de proximité (proximity effect) est un phénomène courant qui force une réaction à se produire en rapprochant deux ou plusieurs molécules. Pour réaliser cet effet, le site actif doit posséder plusieurs sites de liaison afin de préorganiser les réactifs avant la réaction. Bien que cet effet ait été largement étudié dans la catalyse enzymatique, son application dans les composés des éléments du groupe principal est rarement rapportée. Cette étude vise à explorer la mise en œuvre de ce concept dans les composés des éléments du groupe principal, en particulier par la synthèse et la caractérisation d’un dication d’antimoine(III) ([tpme2sb]2+), et à étudier sa réactivité avec différents ligands, révélant ainsi son potentiel dans les réactions catalytiques.
Source de l’article
Cet article a été co-écrit par Deepti Sharma, Annabel Benny, Alex P. Andrews, Thayalan Rajeshkumar, Laurent Maron et Ajay Venugopal. L’équipe de recherche est issue de l’Institut indien d’éducation et de recherche scientifiques (IISER Thiruvananthapuram) et de l’Institut national des sciences appliquées de Toulouse (INSA Toulouse). L’article a été publié en avril 2025 dans la revue Nature Synthesis, avec le DOI 10.1038/s44160-024-00724-0.
Déroulement de la recherche
1. Synthèse du dication d’antimoine(III) [tpme2sb]2+
La première étape de la recherche a été la synthèse du dication d’antimoine(III) [tpme2sb]2+. L’équipe a synthétisé tpme2sbcl2 (1) par réaction de SbCl3 anhydre avec Ktpme2 dans le toluène. Ensuite, ils ont tenté d’extraire deux ions chlorure de 1 en utilisant Ag[SbF6] dans le dichlorométhane, mais cela a échoué en raison de la décomposition de l’anion [SbF6]−. Cependant, en présence de tétrahydrofurane (THF) comme solvant de coordination, la réaction a réussi à générer le dication solvaté stable [tpme2sb(thf)][SbF6]2 (2).
2. Étude de la réactivité de [tpme2sb]2+ avec différents ligands
Ensuite, l’équipe a exploré la réactivité de [tpme2sb]2+ avec différents ligands. Ils ont d’abord réagi [ag(ch2cl2)2][al{oc(cf3)3}4] avec 1 pour produire [tpme2sb{oc(cf3)3}]al{oc(cf3)3}4. Puis, ils ont tenté de stabiliser [tpme2sb]2+ avec l’anion [b{3,5-(cf3)2c6h3}4]−, mais sans succès. Finalement, ils ont réussi à synthétiser le dication [tpme2sb][b(c6f5)4]2 (6) en utilisant [et3si][b(c6f5)4].
3. Étude de l’activité catalytique de [tpme2sb]2+
L’équipe a ensuite étudié l’activité catalytique de [tpme2sb]2+. Ils ont découvert que [tpme2sb]2+ pouvait réagir avec la diphénylamine (HNPh2) et le styrène pour former des complexes stables, favorisant finalement une réaction d’hydroamination. À l’aide de calculs de théorie fonctionnelle de la densité (DFT), l’équipe a révélé la structure des intermédiaires et des états de transition, démontrant le potentiel de [tpme2sb]2+ dans les réactions catalytiques.
Résultats principaux
1. Synthèse et caractérisation de [tpme2sb]2+
L’équipe a réussi à synthétiser [tpme2sb]2+ et l’a caractérisé par diffraction des rayons X et spectroscopie RMN. Les données de diffraction des rayons X ont montré que la géométrie de coordination de [tpme2sb]2+ est une structure tétraédrique légèrement déformée, conforme aux prédictions de la théorie VSEPR.
2. Réactivité de [tpme2sb]2+ avec les ligands
L’équipe a découvert que [tpme2sb]2+ pouvait former des complexes stables avec divers ligands (comme le THF, Et3PO, PPh3 et HNPh2). La structure de ces complexes a été vérifiée par diffraction des rayons X et calculs DFT.
3. Activité catalytique de [tpme2sb]2+
L’équipe a découvert que [tpme2sb]2+ pouvait catalyser la réaction d’hydroamination du styrène avec la diphénylamine. À l’aide de calculs DFT, l’équipe a révélé la structure des intermédiaires et des états de transition, démontrant le potentiel de [tpme2sb]2+ dans les réactions catalytiques.
Conclusion et signification
Cette étude a réussi à synthétiser et à caractériser le dication d’antimoine(III) [tpme2sb]2+ et a révélé son potentiel dans les réactions catalytiques. Les résultats montrent que [tpme2sb]2+ peut former des complexes stables avec divers ligands et favoriser la réaction d’hydroamination. Cette découverte ouvre de nouvelles perspectives pour l’application des composés des éléments du groupe principal dans les réactions catalytiques et offre de nouvelles voies pour explorer les processus intermoléculaires impliquant des composés des éléments du groupe principal à faible état d’oxydation.
Points forts de la recherche
- Méthode de synthèse innovante : L’équipe a réussi à synthétiser le dication d’antimoine(III) [tpme2sb]2+ et l’a caractérisé par diffraction des rayons X et spectroscopie RMN.
- Réactivité étendue : [tpme2sb]2+ peut former des complexes stables avec divers ligands, montrant son potentiel dans les réactions catalytiques.
- Activité catalytique : L’équipe a découvert que [tpme2sb]2+ peut catalyser la réaction d’hydroamination du styrène avec la diphénylamine, offrant de nouvelles perspectives pour l’application des composés des éléments du groupe principal dans les réactions catalytiques.
Autres informations utiles
L’équipe a également révélé la structure des intermédiaires et des états de transition grâce à des calculs DFT, fournissant un soutien théorique important pour la compréhension du mécanisme réactionnel.
Cet article offre non seulement une nouvelle perspective sur l’étude des composés des éléments du groupe principal, mais fournit également des bases expérimentales et théoriques importantes pour le développement de nouveaux catalyseurs. En révélant les méthodes de synthèse, la réactivité et l’activité catalytique de [tpme2sb]2+, l’équipe de recherche a jeté des bases solides pour les futures études sur les réactions catalytiques.