Multimetallic lanthanide assemblies synthesis : from the electronic properties of divalent lanthanides to reactivity control

Longtemps la chimie des lanthanides divalents a été limitée par le nombre et la qualité des précurseurs disponibles. Ce travail s'intéresse donc à la préparation de nouveaux précurseurs et à leur application en activation de petites molécules dans l'optique de préparer de nouveaux matériaux.Des précurseurs peu encombrés de type triflates ont ainsi été préparés et leur comportement en solution a été étudié. L'anion triflate présentant l'avantage de favoriser les assemblages en raison de ses différents modes de coordination.Un autre type de précurseur a été synthétisé et étudié : il s'agit des lanthanidocènes. Alors que la chimie organométallique des lanthanides se heurte souvent à un contrôle difficile des symétries, un ligand à neuf chaînons a permis d'isoler les premiers ytterbocènes et samarocènes divalents.La synthèse de ces nouveaux précurseurs pose la question de leurs propriétés électroniques. Ces-dernières ont donc été étudiées sur plusieurs précurseurs de thulium divalents illustrant ainsi l'influence de la symétrie des complexes. Un choix judicieux de chimie de coordination a notamment permis d'isoler les premières molécules-aimants de lanthanides divalents.Enfin, dans un troisième temps, la réactivité vis-à-vis de petites molécules des précurseurs préparés a été étudiée montrant ainsi qu'il était possible de construire des assemblages variés par réactivité des lanthanides divalents. L'accessibilité d'un assemblage Sm/S présentant des molécules coordinées échangeables a permis de progressivement passer de la molécule au matériau par de la chimie supramoléculaire.Divalent lanthanide chemistry has long been hampered by the lack of adapted precursors. This work is therefore focussing on the preparation of new divalent lanthanides precursors and their use in small molecule activation for building new materials.Triflate precursors were prepared and their solution properties were studied. ith their multiple coordination modes, triflate anions were shown to favour assemblies growth.Another type of precursor was also prepared: the lanthanidocene. Although organometallic chemistry of lanthanide is often known for the poor control of the complexes symmetry, a 9-membered ligand allowed the preparation of the "true" divalent ytterbocene and samarocene.The electronic properties of divalent lanthanides complexes are poorly known. The prepared thulium (II) precursors were therefore extensively studied. The influence of the symmetry on electronic properties was caracterised and a well-chosen set of ligands was proven to enable interesting magnetic properties such as single-molecule-magnet behaviour.The last part of this work focused on the reactivity of these precursors towards small molecules. Assemblies were grown from the reactivity of divalent samarium with carbon dioxide or yellow sulfur. On one of the obtained assemblies, supramolecular chemistry was carried out, progressively bridging the gap between molecules and materials

Synthèse d’assemblages multimétalliques de lanthanides : des propriétés électroniques des précurseurs divalents au contrôle de leur réactivité

Divalent lanthanide chemistry has long been hampered by the lack of adapted precursors. This work is therefore focussing on the preparation of new divalent lanthanides precursors and their use in small molecule activation for building new materials.Triflate precursors were prepared and their solution properties were studied. ith their multiple coordination modes, triflate anions were shown to favour assemblies growth.Another type of precursor was also prepared: the lanthanidocene. Although organometallic chemistry of lanthanide is often known for the poor control of the complexes symmetry, a 9-membered ligand allowed the preparation of the "true" divalent ytterbocene and samarocene.The electronic properties of divalent lanthanides complexes are poorly known. The prepared thulium (II) precursors were therefore extensively studied. The influence of the symmetry on electronic properties was caracterised and a well-chosen set of ligands was proven to enable interesting magnetic properties such as single-molecule-magnet behaviour.The last part of this work focused on the reactivity of these precursors towards small molecules. Assemblies were grown from the reactivity of divalent samarium with carbon dioxide or yellow sulfur. On one of the obtained assemblies, supramolecular chemistry was carried out, progressively bridging the gap between molecules and materials.Longtemps la chimie des lanthanides divalents a été limitée par le nombre et la qualité des précurseurs disponibles. Ce travail s'intéresse donc à la préparation de nouveaux précurseurs et à leur application en activation de petites molécules dans l'optique de préparer de nouveaux matériaux.Des précurseurs peu encombrés de type triflates ont ainsi été préparés et leur comportement en solution a été étudié. L'anion triflate présentant l'avantage de favoriser les assemblages en raison de ses différents modes de coordination.Un autre type de précurseur a été synthétisé et étudié : il s'agit des lanthanidocènes. Alors que la chimie organométallique des lanthanides se heurte souvent à un contrôle difficile des symétries, un ligand à neuf chaînons a permis d'isoler les premiers ytterbocènes et samarocènes divalents.La synthèse de ces nouveaux précurseurs pose la question de leurs propriétés électroniques. Ces-dernières ont donc été étudiées sur plusieurs précurseurs de thulium divalents illustrant ainsi l'influence de la symétrie des complexes. Un choix judicieux de chimie de coordination a notamment permis d'isoler les premières molécules-aimants de lanthanides divalents.Enfin, dans un troisième temps, la réactivité vis-à-vis de petites molécules des précurseurs préparés a été étudiée montrant ainsi qu'il était possible de construire des assemblages variés par réactivité des lanthanides divalents. L'accessibilité d'un assemblage Sm/S présentant des molécules coordinées échangeables a permis de progressivement passer de la molécule au matériau par de la chimie supramoléculaire

Multiple One-Electron Transfers in Bipyridine Complexes of Bis(phospholyl) Thulium

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Organolanthanides: synthesis, electronic structure, spectroscopy and reactivity

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Small molecule activation with divalent samarium triflate: a synergistic effort to cleave O 2

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Lanthanidocenes: Synthesis, Structure, and Bonding of Linear Sandwich Complexes of Lanthanides

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Lanthanidocenes: Synthesis, Structure, and Bonding of Linear Sandwich Complexes of Lanthanides

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Divalent Organolanthanides and Their Coordination Compounds: Linear Sandwich Complexes, Single Molecules Magnets, and PdIV Stabilization

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Phenylacetylene and Carbon Dioxide Activation by an Organometallic Samarium Complex

International audienceSmall molecule activation is a topic of growing importance and the use of low-valent f-elements to perform these reactions is nowadays well established. The complex Cp tt 2 Sm(thf) (1, Cp tt = 1,3-(t Bu) 2 Cp) is shown to activate the alkyne C-H bond of phenylacetylene to form the Cp tt 2 Sm(C≡C-Ph)(thf) complex. The subsequent reaction of this Sm(III) complex with CO 2 leads to the CO 2 insertion, yielding a dimeric [Cp tt 2 Sm(O 2 C-C≡C-Ph)] 2 complex (2), in which the carbon dioxide has been inserted in the Sm-C bond. Along with the experimental chemical structure analysis, theoretical calculations have been performed in order to rationalize the formation of 1 and 2

Divalent Thulium Crown Ether Complexes with Field-Induced Slow Magnetic Relaxation

International audienceThe tailoring of the coordination chemistry around f-element centers is a crucial step for the development of compounds with slow magnetic relaxation, including single-molecule magnets (SMMs), which have great potential in molecular spintronics and for future quantum computing devices. Lanthanide ions are particularly interesting because the predominant electrostatic model of their bonding allows rationalizing their coordination symmetry. However, to the best of our knowledge, the redox properties of the lanthanides are not taken into account for the design of SMMs, and therefore all SMMs reported to date contain lanthanide ions in their trivalent oxidation state. In this Article, divalent lanthanide compounds presenting field-induced slow magnetic relaxation are reported. The rational design and synthesis of two TmII complexes with the 18-crown-6 ligand are presented along with their emission and EPR properties, which help to probe the desired nature of the ground state, that is, maximizing the anisotropy. The observed magnetic properties demonstrate their slow magnetic relaxation behavior in a moderate external magnetic field