Jean-Marc Latour, Geneviève Blondin, Martin Clémancey, Thibault Cantat, Guillaume Lefèvre, Pierre Dorlet, Laboratoire de Chimie et Biologie des Métaux (LCBM - UMR 5249), Institut de Chimie du CNRS (INC)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Grenoble Alpes [2016-2019] (UGA [2016-2019])-Institut de Recherche Interdisciplinaire de Grenoble (IRIG), Direction de Recherche Fondamentale (CEA) (DRF (CEA)), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Direction de Recherche Fondamentale (CEA) (DRF (CEA)), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA), Laboratoire de Chimie Moléculaire et de Catalyse pour l'Energie (ex LCCEF) (LCMCE), Nanosciences et Innovation pour les Matériaux, la Biomédecine et l'Energie (ex SIS2M) (NIMBE UMR 3685), Institut Rayonnement Matière de Saclay (IRAMIS), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris-Saclay-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris-Saclay-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut Rayonnement Matière de Saclay (IRAMIS), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris-Saclay-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris-Saclay-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Stress Oxydants et Détoxication (LSOD), Département Biochimie, Biophysique et Biologie Structurale (B3S), Institut de Biologie Intégrative de la Cellule (I2BC), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris-Saclay-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris-Saclay-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Biologie Intégrative de la Cellule (I2BC), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris-Saclay-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris-Saclay-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris-Saclay-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), CEA, CNRS, the ANR (Project JCJC SIROCCO-16 (G.L.), ANR-10-INBS-0005,FRISBI,Infrastructure Française pour la Biologie Structurale Intégrée(2010), Laboratoire de Chimie et Biologie des Métaux ( LCBM - UMR 5249 ), Université Joseph Fourier - Grenoble 1 ( UJF ) -Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives ( CEA ) -Centre National de la Recherche Scientifique ( CNRS ) -Université Grenoble Alpes ( UGA ), Laboratoire de Chimie Moléculaire et de Catalyse pour l'Energie (ex LCCEF) ( LCMCE ), Nanosciences et Innovation pour les Matériaux, la Biomédecine et l'Energie (ex SIS2M) ( NIMBE UMR 3685 ), Institut Rayonnement Matière de Saclay ( IRAMIS ), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives ( CEA ) -Université Paris-Saclay-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives ( CEA ) -Université Paris-Saclay-Centre National de la Recherche Scientifique ( CNRS ) -Institut Rayonnement Matière de Saclay ( IRAMIS ), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives ( CEA ) -Université Paris-Saclay-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives ( CEA ) -Université Paris-Saclay-Centre National de la Recherche Scientifique ( CNRS ), Stress Oxydants et Détoxication ( LSOD ), Département Biochimie, Biophysique et Biologie Structurale ( B3S ), Institut de Biologie Intégrative de la Cellule ( I2BC ), Université Paris-Sud - Paris 11 ( UP11 ) -Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives ( CEA ) -Université Paris-Saclay-Centre National de la Recherche Scientifique ( CNRS ) -Université Paris-Sud - Paris 11 ( UP11 ) -Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives ( CEA ) -Université Paris-Saclay-Centre National de la Recherche Scientifique ( CNRS ) -Institut de Biologie Intégrative de la Cellule ( I2BC ), Université Paris-Sud - Paris 11 ( UP11 ) -Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives ( CEA ) -Université Paris-Saclay-Centre National de la Recherche Scientifique ( CNRS ) -Université Paris-Sud - Paris 11 ( UP11 ) -Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives ( CEA ) -Université Paris-Saclay-Centre National de la Recherche Scientifique ( CNRS ), Université Paris-Sud - Paris 11 ( UP11 ) -Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives ( CEA ) -Université Paris-Saclay-Centre National de la Recherche Scientifique ( CNRS ), ANR-10-INBS-05-01/10-INBS-0005,FRISBI,Infrastructure Française pour la Biologie Structurale Intégrée ( 2010 ), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris-Saclay-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris-Saclay-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Institut Rayonnement Matière de Saclay (IRAMIS), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris-Saclay-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris-Saclay-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Chimie du CNRS (INC), Institut de Chimie du CNRS (INC)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Recherche Interdisciplinaire de Grenoble (IRIG), and Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Grenoble Alpes [2016-2019] (UGA [2016-2019])
International audience; Mechanistic studies of the reduction of Fe III and Fe II salts by aryl Grignard reagents in toluene/tetrahydrofuran mixtures in the absence of a supporting ligand, as well as structural insights regarding the nature of the low-valent iron species obtained at the end of this reduction process, are reported. It is shown that several reduction pathways can be followed, depending on the starting iron precursor. We demonstrate, moreover, that these pathways lead to a mixture of Fe 0 and Fe I complexes regardless of the nature of the precursor. Mö ssbauer and 1 H NMR spectroscopies suggest that diamagnetic 16-electron bisarene complexes such as (η 4-C 6 H 5 Me) 2 Fe 0 can be formed as major species (85% of the overall iron quantity). The formation of a η 6-arene-ligated low-spin Fe I complex as a minor species (accounting for ca. 15% of the overall iron quantity) is attested by Mö ssbauer spectroscopy, as well as by continuous-wave electron paramagnetic resonance (EPR) and pulsed-EPR (HYSCORE) spectroscopies. The nature of the Fe I coordination sphere is discussed by means of isotopic labeling experiments and density functional theory calculations. It is shown that the most likely low-spin Fe I candidate obtained in these systems is a diphenylarene-stabilized species [(η 6-C 6 H 5 Me)Fe I Ph 2 ] − exhibiting an idealized C 2v topology. This enlightens the nature of the lowest valence states accommodated by iron during the reduction of Fe III and Fe II salts by aryl Grignard reagents in the absence of any additional coligand, which so far remained rather unknown. The reactivity of these low-valent Fe I and Fe 0 complexes in aryl−heteroaryl Kumada cross-coupling conditions has also been investigated, and it is shown that the zerovalent Fe 0 species can be used efficiently as a precursor in this reaction, whereas the Fe I oxidation state does not exhibit any reactivity.