Study on novel photochromic systems based on chromophores with six-membered ring as central ethene bridge

par Yuheng Yang

Thèse de doctorat en Chimie

Sous la direction de Weihong Zhu et de Keitaro Nakatani.

Le président du jury était Yongfeng Zhou.

Les rapporteurs étaient Guoyue Shi, Pei Yu.

  • Titre traduit

    Etude de nouveaux systèmes photochromes basés sur des chromophores comportant un cycle à six atomes au niveau du pont éthène central


  • Résumé

    Une série de bisthiényléthènes (BTE), chromophores photochromes, à différents ponts éthène centraux a été synthétisée. Jusque là, la conception rationnelle des BTE a reposé sur la nature des substituants des groupes latéraux. Dans notre travail, nous avons étudié l'influence de l'aromaticité du pont sur les propriétés photochromes. De plus, alors que les cycles à cinq atomes sont le plus souvent utilisés, nous avons introduit des cycles à six atomes au niveau de ce pont. Dans le Chapitre 1, les définitions principales liées au photochromisme, ainsi que des exemples, sont donnés. Le Chapitre 2 est dédié au BTTE, un BTE à pont benzobisthiadiazole, doté d'excellentes propriétés photochromes. Sa fluorescence peut être modulée par solvato- et photochromisme. c-BTTE, l'isomère fermé, a une excellente stabilité dans divers solvants et à l'état solide. Il ne présente pas de retour thermique typique des BTE à pont cyclique à six atomes. Le Chapitre 3 est consacré à des composés comportant des ponts de divers degrés d'aromaticité (BTE-NA, BTA et BTTA). Leur fluorescence peut être modulée par solvato- et photochromisme. Une faible aromaticité peut être corrélée à une irréversibilité thermique, comme illustré par le cas du BTTA à pont benzobisthiadiazole. De plus, la faible barrière énergétique entre les conformations parallèle et anti-parallèle et la grande différence d'absorption entre isomères conduisent à une conversion totale de BTTA à c-BTTA. Des molécules à pont benzothiadiazole, conçues pour la complexation et la commutation de propriétés optiques non linéaires, ont été obtenues (Chapitres 4 et 5). Cependant, pour l'instant, les propriétés visées n'ont pas été mises en évidence.


  • Résumé

    A series of photochromic bisthienylethenes (BTE) chromophores with different central ethene bridges were synthesized. Up to date, the rational design of BTE have been mainly carried out on the side aryl groups. In our work, the influence of the aromaticity of the central ethene bridge on the photochromic properties was studied. Moreover, unlike in the literature where most of BTE have a five-membered ring bridge, six-membered ring bridges were used. In Chapter 1, examples of photochromes are given, along with the main definitions. Chapter 2 deals with BTTE, a BTE with a benzobisthiadiazole bridge and with excellent photochromic properties. c-BTTE, the closed isomer, exhibits excellent thermal stability in various solvents and in the solid state. Its fluorescence can be modulated by solvato- and photochromism. It eliminates the usual bias of thermal back reaction, typical of BTE with a six-membered ring ethene bridge. Chapter 3 is devoted to compounds with bridges having different aromaticities (BTE-NA, BTA and BTTA). Their fluorescence can be modulated by solvato- and photochromism. The relation between aromaticity and thermal stability was established: the low aromaticity of the central ethene bridge with benzobisthiadiazole unit leads to a thermal irreversibility for BTTA, and the small energy barrier between the parallel and anti-parallel conformers and the great difference in absorption between BTTA and c-BTTA allow the full conversion from BTTA to c-BTTA. Molecules with a benzothiadiazole bridge, designed for complexation and for switchable nonlinear optical properties were prepared (Chapters 4 and 5). However, the targeted properties were not evidenced up to now.


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