Cristallochimie de nouveaux polymères de coordination à noyau spirobifluorène ou tétraphénylméthane : du design du ligand à la topologie et aux propriétés du solide hybride

Cristallochemistry of new coordination polymers with spirobifluorene or tetraphenylmethane cores : from ligand design to topology and properties of the hybrid solid

• Auteur / Autrice : Florian Moreau
• Direction : Nathalie Audebrand
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Chimie
• Date : Soutenance en 2011
• Etablissement(s) : Rennes 1
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences de la matière (Rennes ; 1996-2016)
• Partenaire(s) de recherche : autre partenaire : Université européenne de Bretagne (2007-2016)

Mots clés

Mots clés contrôlés

Matériaux poreux

Rayons X -- Diffraction

Synthèse organique

Cristallochimie

Composés de coordination

Résumé

Ce travail concerne la cristallochimie de nouveaux polymères de coordination. Afin de diriger la topologie des réseaux formés et d'obtenir des polymères de coordination poreux, nous avons proposé le design de ligands tétracarboxylates comportant deux types de noyaux de géométries fixées : le noyau tétraphénylméthane de symétrie Td et le noyau spirobifluorène de symétrie D2d. Des espaceurs phényles ont été introduits dans une stratégie de chimie d'échelle et la position de la fonction coordinante sur l'espaceur a été modulée afin de permettre une flexibilité conformationnelle des ligands. La réactivité de ces ligands a été explorée vis-à-vis de sels de zinc, de cuivre et de lanthane. Les structures des polymères de coordination ont été déterminées par diffraction des rayons x par le monocristal. La stabilité thermique, la réactivité chimique et les propriétés d'adsorption de gaz ont été investiguées. Le premier chapitre de ce mémoire est consacré à l'étude bibliographique des polymères de coordination poreux. Le deuxième chapitre expose la stratégie de synthèse organique des ligands visés. Les trois chapitres suivants regroupent selon leurs caractéristiques structurales les polymères de coordination synthétisés. Un éclairage particulier est porté sur les topologies et le phénomène d'interpénétration des réseaux ainsi que sur l'influence de la flexibilité des ligands. Un dernier chapitre est consacré aux polymères de coordination 2D à noyau spirobifluorène. Enfin, un récapitulatif des traits marquants des matériaux synthétisés clôture ce mémoire en abordant les perspectives offertes par ce travail.

This work deals with crystallochemistry of new coordination polymers. In order to control the network topology and to obtain porous coordination polymers, we proposed the design of tetracarboxylate ligands bearing two kinds of cores with fixed geometries: the tetraphenylmethane core with a Td symmetry and the spirobifluorene core with a D2d simmetry. Phenyl spacers were introduced in a scale chemistry strategy and the position of the coordinating function on spacer was change to allow ligand flexibility. These ligands were reacted with zinc, copper and lanthanum salts. The structures of the coordination polymers were solved by single crystal X ray diffraction. The thermal and chemical reactivities as well as the luminescence and gas sorption properties were investigated. The first chapter is devoted to the bibliographic study of porous coordination polymers. The second chapter exposes the ligands synthesis strategy. The next three chapters group the coordination polymers according to their structural features. Much interest is given to the topologies, the interpenetration of the frameworks and the influence of the flexibility of the ligands. The last chapter is devoted to 2D coordination polymers with spirobifluoren core. A summary of the main features of the synthesized materials closes this dissertation while tackling the perspectives this work offers.