Chimie et Systémique Organo-Métalliques | LCSOM | Institut de Chimie de Strasbourg

Le Laboratoire de Chimie et Systémique Organométallique a vu le jour le 1^er janvier 2014 en tant que nouvelle équipe de recherche au sein de l’Institut de Chimie de Strasbourg, UMR 7177 du CNRS et de l’Université de Strasbourg.

Le LCSOM développe des recherches expérimentales dans le domaine de la Chimie Organométallique des complexes de métaux de transition du « bloc d » de la classification périodique des éléments.
Historiquement, ses chercheurs pour la grande majorité issus du Laboratoire de Synthèses Métallo-Induites(LSMI, anciennement dirigé par Michel Pfeffer) s’intéressent aux propriétés des métallacycles dérivés de ligands aromatiques. Le domaine de recherche s’est élargi depuis environ une dizaine d’années pour couvrir des champs disciplinaires aux interfaces de la chimie organométallique expérimentale conventionnelle avec l’intégration de méthodes de modélisation DFT et de calorimétrie.

Le LCSOM couvre ainsi les domaines disciplinaires de la chimie verte, de la chimie bio-organométallique, de la chimie supramoléculaire avec le recours à des méthodes d’investigation modernes et performantes.

La mission que se fixe le LCSOM est de poursuivre la recherche fondamentale en chimie organométallique en préservant une forte activité de synthèse ; un savoir faire dans la chimie des métallacycles, dans le développement de nouveaux concepts de chimie de coordination (hémichélation et liaisons multicentres) et dans l’étude de la systémique des systèmes complexes chimiques, c'est-à-dire des effets combinés de l’environnement complexe (solvatation, interactions non covalentes, irradiation lumineuse, mélanges multicomposants) sur le déroulement des transformations chimiques impliquant comme espèces centrales des complexes organométalliques de métaux de transition. Un point d’intérêt central est l’étude de systèmes de catalyse tandem ou de systèmes catalytique multicomposants en un réacteur unique où la compréhension des règles de régulation des cinétiques des réactions successives et des processus non-productifs ou d’empoisonnement du catalyseur est centrale.

Thèmes de recherche

Les principaux axes actuels du LCSOM, successeur du LSMI au 1^er janvier 2014, sont l’illustration de cette diversification :

recherches sur les systèmes catalytiques complexes (réaction de catalyse tandem multicomposants, catalyse pour la production de petites molécules énergétiques, catalyse multicomposant de l’activation des liaisons C-H, Si-H, B-H, C-F)

études fondamentales sur l’impact des interactions non-covalentes et la force de London en chimie des complexes de métaux de transition

développement du concept d’hémichélation, formulation des situations complexes d’interactions à trois centres

synthèse de complexes cytotoxiques pour le traitement spécifique des cancers

développement de méthodologies de synthèse de complexes à chiralité planaire et leur application aux thèmes sus-mentionnés

Ces axes font appel à de nombreuses collaborations interdisciplinaires et à de nouvelles ressources propres exploitées au sein du LCSOM : calcul DFT (plus de 40 coeurs physiques), titration calorimétrique (ITC en boite à gant « blanche »).

Le LCSOM développe aussi des équipements de mesure ad hoc destinés au suivi de la catalyse et reposant sur l’assemblage de pièces de verrerie faite sur mesure, de sondes de pression, d’hydrogène et de cartes de convertisseur analogique/logique pour l’acquisition en temps réels de grandeurs caractéristiques.

Cette activité autrefois marginale prend un nouvel essor avec la mise en place d’une collaboration avec des chercheurs de l’UMR iCube pour la mise au point de nouvelles technologies de suivi de la catalyse en phase liquide.

Le LCSOM prend aussi part à de nombreuses collaborations dans le domaine du stockage de l’énergie, de la catalyse homogène et d’études fondamentales sur le role de la force de London dans la cohésion en chimie, avec la co-tutelle de thèses. Sur ce dernier sujet, un consortium de recherche avec le Laboratoire de Chimie Théorique de l’Université de Bonn (Prof. S. Grimme) reçoit l’aide de l’ANR et de la DFG.

Liste du matériel et des équipements

Le LCSOM bénéficie de quatre laboratoires modernes équipés de hottes ventilées toutes alimentées en fluides (électricité, gaz argon, eau brute, option d’alimentation en azote et helium).

Pour les besoins de la synthèse et d’autres manipulations spécifiques, une boite à gant VacAtmospheres sous atmosphère d’argon est disposée dans une salle climatisée partagée.

Une série d’instruments de mesure analytique sont distribuées dans les différentes salles :

chromatographe en phase gazeuse HP

chaîne HPLC analytique Varian (colonnes chirales, phases inverses et normales)

spectromètre d’absorption UV-Visible

spectromètre FT-IR compact Bruker (ATR et transmission)

calorimètre de tritration isotherme nano-ITC 1mL TA (en boite à gant « blanche » MBraun climatisée et équipée d’un congélateur).

Une baie de serveurs sous LINUX_debian (40 coeurs physiques Intel & AMD) est destinée au calcul DFT pour l’usage du laboratoire avec recours routinier aux paquets suivant : SCM-ADF, ORCA.

Les réactifs sont répertoriés dans une base de données informatique et stockés dans une salle spéciale ventilée.

Des armoires ventilées supplémentaires sont distribuées dans nos locaux pour le stockage des produits non volatiles et des bouteilles de gaz.

Débouchés des anciens stagiaires et thésards

CNRS, Universités, l’industrie chimique (fine et pharmaceutique). Collaborations avec plusieurs centres universitaires et industriels en Hollande, Allemagne, Grande-Bretagne, Espagne, Brésil, USA, Mexique, Australie, Japon, etc...

Sélection de publications marquantes

Dang Ho Binh, Milan Milovanovic, Julia Puertes-Mico, Mustapha Hamdaoui, Snezana D.Zaric, and Jean-Pierre Djukic
'Is the R3si Moiety in Metal-Silyl Complexes a Z Ligand An Answer from the Interaction Energy'
Chem. - Eur. J., 23 (2017), 17058-69

Francoise Colobert, Quentin Dherbassy, Jean-Pierre Djukic, and Joanna Wencel-Delord
'Two Chiral Events in a Single C-H Activation Step: A Route Towards Terphenyl Ligands with Two Atropisomeric Axes'
Angew Chem Int Ed Engl (2018)

Mustapha Hamdaoui, Camille Desrousseaux, Houda Habbita, and Jean-Pierre Djukic
'Iridacycles as Catalysts for the Autotandem Conversion of Nitriles into Amines by Hydrosilylation: Experimental Investigation and Scope'
Organometallics, 36 (2017), 4864-82

Christophe Werle, Corinne Bailly, Lydia Karmazin-Brelot, Xavier-Frederic Le Goff, Louis Ricard, and Jean-Pierre Djukic
'Hemichelation, a Way to Stabilize Electron-Unsaturated Complexes: The Case of T-Shaped Pd and Pt Metallacycles'
J. Am. Chem. Soc., 135 (2013), 17839-52

Christophe Werle, Sebastian Dohm, Corinne Bailly, Lydia Karmazin, Louis Ricard, Nicolas Sieffert, Michel Pfeffer, Andreas Hansen, Stefan Grimme, and Jean-Pierre Djukic
'Trans-Cis C-Pd-C Rearrangement in Hemichelates'
Dalton Trans., 46 (2017), 8125-37

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