Surfactants, Ionic liquids and Ionosilicas : functional ionic systems for supramolecular chemistry and elaboration of materials by design (ion exchange and vectorization)

par Roza Bouchal

Thèse de doctorat en Chimie et physico-chimie des matériaux

Sous la direction de Peter Hesemann.

Soutenue le 19-10-2016

à Montpellier , dans le cadre de Sciences Chimiques Balard , en partenariat avec Institut Charles Gerhardt (Montpellier) (laboratoire) .

Le président du jury était Jean-Olivier Durand.

Le jury était composé de Peter Hesemann, Jean-Olivier Durand, Marie-Hélène Delville, Giang Vo-Thanh, Hocine Djidjelli.

Les rapporteurs étaient Marie-Hélène Delville, Giang Vo-Thanh.

  • Titre traduit

    Tensio-actifs, liquides ioniques et ionosilices : systèmes ioniques fonctionnels pour la chimie supramoléculaire et l’élaboration de matériaux par design (échange ionique et vectorisation)


  • Résumé

    Cette thèse s’inscrit dans le cadre de synthèses de matériaux innovants contenant des entités cationiques que sont le guanidinium et l’ammonium. Ces entités cationiques confèrent des propriétés intéressantes et fonctionnelles pour chacun des systèmes ioniques suivants : tensio-actifs, liquides ioniques et ionosilices. A cet effet, nous avons procédé à l’étude de deux familles de composés : les sels de guanidiniums et les ionosilices. Pour les sels de guanidiniums, nous avons étudié la formation et les propriétés d’auto-assemblage de tensio-actifs en utilisant différentes techniques de mesures (conductivité, tension de surface et calorimétrie). Ce remarquable synthon moléculaire qu’est le guanidinium a été aussi mis en avant comme liquide ionique pour l’extraction du méthyl orange, du diclofenac et du chromate. Quant aux ionosilices, bien qu’ils présentent aussi des propriétés intéressantes pour l’extraction ionique et l’adsorption de principes actifs, leur mise en forme reste cependant un paramètre clef pour cibler leur application. En effet, la mise en forme des ionosilices en nanoparticules permet l’extension des applications dans le domaine de la nanomedecine. Ainsi, durant cette thèse, des nanoparticules avec des sous-structures ioniques ammoniums sont synthétisées pour la première fois et utilisées comme nano-vecteur pour le relarguage d’un anti-inflammatoire (diclofenac). Par ailleurs, dans le but d’une extraction ionique en flux continu, des matériaux contenant des fonctions ioniques sous forme de monolithe ont été synthétisés à partir de précurseur ammonium par voie sol gel. Ainsi cette thèse nous a permis de trouver les éléments théoriques, illustratifs et expérimentaux des différentes facettes de la formation de matières à base d’unités cationiques aux propriétés remarquables que sont les sels de guanidiniums et les sels d’ammoniums.


  • Résumé

    This dissertation deals with innovative synthetic materials bearing cationic entities that are guanidinium and ammonium. These cationic entities give interesting and functional properties for each ionic system studied: surfactant, ionic liquid and ionosilica. For this purpose, we investigated two families groups composed of: guanidiniums salts and ionosilica. Regarding guanidiniums salts, we studied the formation and self-assembly behavior of guanidinium surfactants using different measurement techniques (conductivity, surface tension and calorimetry). This remarkable molecular synthon that represents guanidinium was also highlighted as an ionic liquid for the extraction of methyl orange, diclofenac and chromate. As for ionosilicas, although they also have advantageous properties for ion extraction and adsorption of the active ingredients, however their shaping remains a key parameter for targeting their application. In fact, the design of ionosilica material as nanoparticle allows applications extension in the field of nanomedicine. So during this thesis, nanoparticles containing ammonium substructures were synthesized for the first time and used as a nano-vector to deliver an anti-inflammatory drug (diclofenac). Furthermore, with the aim of ionic extraction in continuous flow, materials containing ionic functions as monolith were synthesized from ammonium precursor via sol gel route. This thesis allowed us to find the theoretical, experimental and illustrative elements of the different aspects of materials formation based on cationic entities with remarkable properties that are guanidiniums and ammonium salts.


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