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Astruc D. From sandwich complexes to dendrimers: journey toward applications to sensing, molecular electronics, materials science, and biomedicine. Chem Commun (Camb) 2023. [PMID: 37191211 DOI: 10.1039/d3cc01175e] [Citation(s) in RCA: 4] [Impact Index Per Article: 4.0] [Reference Citation Analysis] [Abstract] [Track Full Text] [Journal Information] [Subscribe] [Scholar Register] [Indexed: 05/17/2023]
Abstract
This review links various areas of inorganic chemistry around the themes developed by our research group during the last four decades. It is firstly based on the electronic structure of iron sandwich complexes, showing how the metal electron count dictates their reactivities, with various applications (via C-H activation, C-C bond formation) as reducing and oxidizing agents, redox and electrocatalysts and precursors of dendrimers and catalyst templates through bursting reactions. Various electron-transfer processes and consequences are explored, including the influence of the redox state on the acidity of robust ligands and the possibility to iterate in situ C-H activation and C-C bond formation to build arene-cored dendrimers. Examples of how these dendrimers are functionalized are illustrated using the cross olefin metathesis reactions, with application to the synthesis of soft nanomaterials and biomaterials. Mixed and average valence complexes give rise to remarkable subsequent organometallic reactions, including the salt influence on these reactions. The stereo-electronic aspect of these mixed valencies is pointed out in star-shaped multi-ferrocenes with a frustration effect and other multi-organoiron systems, with the perspective of understanding electron-transfer processes among dendrimer redox sites involving electrostatic effects and application to redox sensing and polymer metallocene batteries. Dendritic redox sensing is summarized for biologically relevant anions such as ATP2- with supramolecular exoreceptor interactions at the dendrimer periphery in parallel with the seminal work on metallocene-derived endoreceptors by Beer's group. This aspect includes the design of the first metallodendrimers that have applications in both redox sensing and micellar catalysis with nanoparticles. These properties provide the opportunity to summarize the biomedical (mostly anticancer) applications of ferrocenes, dendrimers and dendritic ferrocenes in biomedicine (in particular the contribution from our group, but not only). Finally, the use of dendrimers as templates for catalysis is illustrated with numerous reactions including C-C bond formation, click reactions and H2 production reactions.
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Affiliation(s)
- Didier Astruc
- Univ. Bordeaux, ISM, UMR CNRS No. 5255, 351 Cours de la Libération, 33405 Talence Cedex, France.
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Buchgraber P, Toupet L, Guerchais V. Syntheses, Properties, and X-ray Crystal Structures of Piano-Stool Iron Complexes Bearing an N-Heterocyclic Carbene Ligand. Organometallics 2003. [DOI: 10.1021/om034056o] [Citation(s) in RCA: 87] [Impact Index Per Article: 4.1] [Reference Citation Analysis] [Track Full Text] [Journal Information] [Subscribe] [Scholar Register] [Indexed: 11/30/2022]
Affiliation(s)
- Philipp Buchgraber
- Institut de Chimie de Rennes, UMR CNRS−Université de Rennes 1 6509, “Organométalliques et Catalyse” Campus de Beaulieu, 35042 Rennes Cedex, France, and Groupe Matière Condensée, UMR CNRS−Université de Rennes 1 6626, Campus de Beaulieu, 35042 Rennes Cedex, France
| | - Loïc Toupet
- Institut de Chimie de Rennes, UMR CNRS−Université de Rennes 1 6509, “Organométalliques et Catalyse” Campus de Beaulieu, 35042 Rennes Cedex, France, and Groupe Matière Condensée, UMR CNRS−Université de Rennes 1 6626, Campus de Beaulieu, 35042 Rennes Cedex, France
| | - Véronique Guerchais
- Institut de Chimie de Rennes, UMR CNRS−Université de Rennes 1 6509, “Organométalliques et Catalyse” Campus de Beaulieu, 35042 Rennes Cedex, France, and Groupe Matière Condensée, UMR CNRS−Université de Rennes 1 6626, Campus de Beaulieu, 35042 Rennes Cedex, France
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Delville-Desbois MH, Mross S, Astruc D, Linares J, Varret F, Le Beuze A, Saillard JY, Culp RD, Atwood DA, Cowley AH. 17- and 19-Electron Complexes [FeIII(η5-C5R5)(S2CNMe2)L]n+ (n = 1, 0): Electronic Structure and Substitution and Redox Chemistry. Formation of [FeIV(η5-C5R5)(dtc)2] and Characterization of both 17e and 19e States of a Transition-Metal Complex. J Am Chem Soc 1996. [DOI: 10.1021/ja953603x] [Citation(s) in RCA: 16] [Impact Index Per Article: 0.6] [Reference Citation Analysis] [Track Full Text] [Journal Information] [Subscribe] [Scholar Register] [Indexed: 11/28/2022]
Affiliation(s)
- Marie-Hélène Delville-Desbois
- Contribution from the Laboratoire de Chimie Organique et Organométallique, URA CNRS No. 35, Université Bordeaux I, 351 Cours de la Libération, 33405 Talence Cédex, France, Département de Recherches Physiques, URA CNRS No. 71, Université P. et M. Curie, Tour 22, 4 Place Jussieu, 75252 Paris Cédex 05, France, Laboratoire de Chimie du Solide et Inorganique Moléculaire, URA CNRS No. 495, Université de Rennes I, Campus de Beaulieu, 35042 Rennes Cédex, France, Laboratoire de Chimie Théorique, Faculté des
| | - Stefan Mross
- Contribution from the Laboratoire de Chimie Organique et Organométallique, URA CNRS No. 35, Université Bordeaux I, 351 Cours de la Libération, 33405 Talence Cédex, France, Département de Recherches Physiques, URA CNRS No. 71, Université P. et M. Curie, Tour 22, 4 Place Jussieu, 75252 Paris Cédex 05, France, Laboratoire de Chimie du Solide et Inorganique Moléculaire, URA CNRS No. 495, Université de Rennes I, Campus de Beaulieu, 35042 Rennes Cédex, France, Laboratoire de Chimie Théorique, Faculté des
| | - Didier Astruc
- Contribution from the Laboratoire de Chimie Organique et Organométallique, URA CNRS No. 35, Université Bordeaux I, 351 Cours de la Libération, 33405 Talence Cédex, France, Département de Recherches Physiques, URA CNRS No. 71, Université P. et M. Curie, Tour 22, 4 Place Jussieu, 75252 Paris Cédex 05, France, Laboratoire de Chimie du Solide et Inorganique Moléculaire, URA CNRS No. 495, Université de Rennes I, Campus de Beaulieu, 35042 Rennes Cédex, France, Laboratoire de Chimie Théorique, Faculté des
| | - Jorge Linares
- Contribution from the Laboratoire de Chimie Organique et Organométallique, URA CNRS No. 35, Université Bordeaux I, 351 Cours de la Libération, 33405 Talence Cédex, France, Département de Recherches Physiques, URA CNRS No. 71, Université P. et M. Curie, Tour 22, 4 Place Jussieu, 75252 Paris Cédex 05, France, Laboratoire de Chimie du Solide et Inorganique Moléculaire, URA CNRS No. 495, Université de Rennes I, Campus de Beaulieu, 35042 Rennes Cédex, France, Laboratoire de Chimie Théorique, Faculté des
| | - François Varret
- Contribution from the Laboratoire de Chimie Organique et Organométallique, URA CNRS No. 35, Université Bordeaux I, 351 Cours de la Libération, 33405 Talence Cédex, France, Département de Recherches Physiques, URA CNRS No. 71, Université P. et M. Curie, Tour 22, 4 Place Jussieu, 75252 Paris Cédex 05, France, Laboratoire de Chimie du Solide et Inorganique Moléculaire, URA CNRS No. 495, Université de Rennes I, Campus de Beaulieu, 35042 Rennes Cédex, France, Laboratoire de Chimie Théorique, Faculté des
| | - Albert Le Beuze
- Contribution from the Laboratoire de Chimie Organique et Organométallique, URA CNRS No. 35, Université Bordeaux I, 351 Cours de la Libération, 33405 Talence Cédex, France, Département de Recherches Physiques, URA CNRS No. 71, Université P. et M. Curie, Tour 22, 4 Place Jussieu, 75252 Paris Cédex 05, France, Laboratoire de Chimie du Solide et Inorganique Moléculaire, URA CNRS No. 495, Université de Rennes I, Campus de Beaulieu, 35042 Rennes Cédex, France, Laboratoire de Chimie Théorique, Faculté des
| | - Jean-Yves Saillard
- Contribution from the Laboratoire de Chimie Organique et Organométallique, URA CNRS No. 35, Université Bordeaux I, 351 Cours de la Libération, 33405 Talence Cédex, France, Département de Recherches Physiques, URA CNRS No. 71, Université P. et M. Curie, Tour 22, 4 Place Jussieu, 75252 Paris Cédex 05, France, Laboratoire de Chimie du Solide et Inorganique Moléculaire, URA CNRS No. 495, Université de Rennes I, Campus de Beaulieu, 35042 Rennes Cédex, France, Laboratoire de Chimie Théorique, Faculté des
| | - Robert D. Culp
- Contribution from the Laboratoire de Chimie Organique et Organométallique, URA CNRS No. 35, Université Bordeaux I, 351 Cours de la Libération, 33405 Talence Cédex, France, Département de Recherches Physiques, URA CNRS No. 71, Université P. et M. Curie, Tour 22, 4 Place Jussieu, 75252 Paris Cédex 05, France, Laboratoire de Chimie du Solide et Inorganique Moléculaire, URA CNRS No. 495, Université de Rennes I, Campus de Beaulieu, 35042 Rennes Cédex, France, Laboratoire de Chimie Théorique, Faculté des
| | - David A. Atwood
- Contribution from the Laboratoire de Chimie Organique et Organométallique, URA CNRS No. 35, Université Bordeaux I, 351 Cours de la Libération, 33405 Talence Cédex, France, Département de Recherches Physiques, URA CNRS No. 71, Université P. et M. Curie, Tour 22, 4 Place Jussieu, 75252 Paris Cédex 05, France, Laboratoire de Chimie du Solide et Inorganique Moléculaire, URA CNRS No. 495, Université de Rennes I, Campus de Beaulieu, 35042 Rennes Cédex, France, Laboratoire de Chimie Théorique, Faculté des
| | - Alan H. Cowley
- Contribution from the Laboratoire de Chimie Organique et Organométallique, URA CNRS No. 35, Université Bordeaux I, 351 Cours de la Libération, 33405 Talence Cédex, France, Département de Recherches Physiques, URA CNRS No. 71, Université P. et M. Curie, Tour 22, 4 Place Jussieu, 75252 Paris Cédex 05, France, Laboratoire de Chimie du Solide et Inorganique Moléculaire, URA CNRS No. 495, Université de Rennes I, Campus de Beaulieu, 35042 Rennes Cédex, France, Laboratoire de Chimie Théorique, Faculté des
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