Projets de Recherche

Les intérêts du groupe Fontaine concernent l’étude de nouveaux systèmes organométalliques avec pour but le développement de nouvelles technologies industrielles plus vertes et sympathiques pour l’environnement. Avec un axe prononcé pour la recherche fondamentale, nous désirons développer des composés organométalliques de métaux de transition comportant des ligands ambiphiles ayant une fonctionnalité à base de bore ou d’aluminium. Ces acides de Lewis sont reconnus pour activer très efficacement les métaux de transition dans plusieurs réactions catalytiques d’importance, comme la polymérisation Ziegler-Natta. Nous cherchons à examiner leur réactivité lorsqu’ils sont présents de façon intramoléculaire.

Ces espèces seront étudiées dans une perspective de chimie verte. En effet, nous visons l’étude de leur réactivité comme catalyseur dans des réactions d’importance industrielle, comme la fonctionnalisation d’alcanes saturés, du dioxyde de carbone ou comme détecteur de contaminants environnementaux.  De façon plus précise, les projets du groupe Fontaine sont :
 
Synthèse de composés de métaux de transition comportant un ligand ambiphile Al-P
La phosphine du ligand (Me2AlCH2PMe2) est un bon ligand pour les métaux de transition. Lors d’études antérieures, il a été démontré que la position intramoléculaire de l’acide de Lewis joue un rôle très important dans les réactions d’homologation du phénylsilane. Nous sommes maintenant à coordonner ce ligand à des métaux d’importance catalytique, notamment pour la fonctionnalisation des alcanes et du dioxyde de carbone, et à tester son activité. Il a été ainsi démontré que l’acide de Lewis permet d’ioniser et de modifier la sphère de coordination de complexes de Rh(III), normalement inactifs avec le triméthylaluminium.

AlP

Fontaine, F.-G.; Zargarian, D.* «Me2AlCH2PMe2 : A New, Bifunctional Cocatalyst for the Ni(II)-Catalyzed Oligomerization of PhSiH3.» J. Am. Chem. Soc. 2004, 126, 8786-8794.
Thibault, M-H.; Boudreau, J.; Mathiotte, S.; Drouin, F.; Michaud, A.; Sigouin, O.; Fontaine, F.-G.* « Coordination of a Bifunctional Ligand to a Rhodium (III) Dimethyl Complex : Lewis Acidity Enhancement by Chelation » Organometallics 2007, 26, 3807-3815.
Boudreau, J.; Fontaine, F.-G.* « Coordination and Insertion of Ethylene to Ambiphilic Complexes of Rh(III) » A être soumis en été 2010.

 
 
Synthèse et applications de boronates de Ta(V)

Nous avons développé une méthodologie pour la synthèse de clusters de tantale(V) comportant une cavité supramoléculaire acide à base d’alkyle- et arylboronates. Ces espèces hôtes peuvent accueillir de façon sélective des bases de Lewis par des interactions datives de type bore-ligand et pont hydrogène-ligand. Nous sommes à étudier leur activité catalytique et leur potentiel comme détecteur d’anions et de contaminants organiques volatiles.

Un axe de recherche qui est présentement développé en collaboration avec le groupe du Prof. Jean-François Morin est l'utilisation de ces cavitands pour la formation de complexes avec les fullerènes.

TaB1TaB2

Sigouin, O.; Garon, C. N.; Delaunais, G.; Yin, X.; Woo, T. K.; Decken, A.; Fontaine, F-G.* « Synthesis and Characterization of   Tantalum(V) Boronate Clusters: Multifunctional Lewis Acid Cages for Binding Guests» Angew. Chem., Int. Ed. 2007, 46, 4979-4982.
Garon, C. N.; Gorelsky, S.; Sigouin, O.; Woo, T. K.; Fontaine, F-G.* «Structural Study of Acidic Metallocavitands and Characterization of their Interactions with Lewis Bases» Inorg. Chem. 2009, 48, 1699-1710.
 
Synthèse de ligands σ-acides spectateurs

Nous avons synthétisé une famille de ligands hexadentates de type tris-amine-tris-phosphines. Ces derniers ont pour but de coordonner des métaux à degré d’oxydation élevé par des liaisons métal-amido et à des métaux à degré d’oxydation faible par des liaisons métal-phosphine. La géométrie particulière du ligand permet d’incorporer un acide de Lewis dans une cavité organique, la protégeant des attaques extérieures, et offre la possibilité d’interactions uniques entre les deux métaux. L’intérêt de cette géométrie spéciale est d’emprisonner l’interaction métal électrophile-métal nucléophile et de faire de ce premier métal un ligand spectateur. Les ligands offrant des interactions M→L contrairement aux interactions habituelles M←L est encore un sujet très nouveau en chimie organométallique et la synthèse de ligands spectateurs de la sorte est encore inédite.

m1m2

Thibault, M,-H.; Lucier, B. E. G.; Schurko, R. W.* ; Fontaine, F-G.* «Synthesis and Solid-State Characterization of Platinum Complexes with Hexadentate Amino- and Iminophosphine Ligands» Dalton Trans. 2009, 7701-7716.
Thibault, M-H. ; Fontaine, F.-G.* «Aluminium complexes bearing functionalized trisamide ligands and their reactivity in the polymerization of ε-caprolactone and rac-lactide» Dalton Trans. 2010, ASAP : DOI: 10.1039/c0dt00005a.
 
Synthèse de borabenzènes fonctionnalisés

Les ligands borabenzènes, C5H5B-L sont des analogues des ligands cyclopentadiényles ou arène, selon la nature du groupement L, qui peut être respectivement anionique ou neutre. Nous sommes intéressé à développer pour cet analogue du benzène une chimie de coordination qui se base principalement sur l'acidité de Lewis du bore, plutôt que du caractère coordonnant du cycle aromatique. Par exemple, dans le complexe illustré ci-bas, le bore du borabenzène est stabilisé par le chlorure d'un complexe de Pt(II), le (IMes)2Pt(H)(Cl), offrant une réactivité riche et nouvelle.

sdfs

Languérand, A.; Barnes, S. S.; Bélanger-Chabot, G.; Maron, L.; Berrouard, P.; Audet, P ;Fontaine, F-G.* «(IMes)2Pt(H)(Chloroboratabenzene): a ­Borabenzene Platinum Adduct with an Unusual Pt-Cl-B interaction» Angew. Chem., Int. Ed. 2009, 48, 6695-6698.

Support de catalyseurs homogènes sur des surfaces hétérogènes
En collaboration avec le professeur Freddy Kleitz

 

Nous désirons incorporer des espèces organométalliques d’intérêt catalytique sur des supports solides afin d’étudier l’effet du réseau sur l’activité. Les réactions ciblées sont celles qui sont dites « atom efficient », c’est-à-dire qu’elles respectent un des axiomes de la chimie verte, c’est-à-dire l’absence de sous-produits de réaction autre que la molécule cible. Les supports étudiés sont principalement la silice mésoporeuse (avec le groupe de Freddy Kleitz) et le chitosane (avec le groupe de Jonathan Gagnon).

  silice