Organopolymérisations du méthacrylate de méthyle induites par les carbène N-hétérocycliques et par des paires de Lewis organiques

Organopolymerizations of methyl methacrylate directly induced by N-heterocyclic carbenes and by metal-free Lewis pairs

• Auteur / Autrice : Winnie Nzahou Ottou
• Direction : Daniel Taton
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Polymères
• Date : Soutenance le 18/12/2014
• Etablissement(s) : Bordeaux
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale des sciences chimiques (Talence, Gironde ; 1991-....)
• Partenaire(s) de recherche : Etablissement d'accueil : Université Bordeaux-I (1971-2013)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire de Chimie des Polymères Organiques (Bordeaux)
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Sophie Guillaume, Henri Cramail, Karinne Miqueu, Yannick Landais, Joan Vignolle
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Sophie Guillaume, Philippe Zinck

Mots clés

Mots clés contrôlés

Polymérisation

Photolyse

Activation (chimie)

Phosphine

Carbènes N-hétérocycliques

Méthacrylate de méthyle

Mots clés libres

Polymérisation organique

Catalyse

Méthacrylate de méthyle

Carbènes N-hétérocycliques

Paires de Lewis

Phosphines

Composés silylés

Activation duale

Metal-free polymerization

Catalysis

Methyl methacrylate

N-heterocyclic carbenes

Lewis pairs

Phosphines

Silicon derivatives

Dual activation

Résumé

Deux carbènes N-hétérocycliques (NHCs) de type imidazol-2-ylidène ont été étudiés en tant qu’amorceurs organiques pour la polymérisation directe de monomères vinyliques de type (méth)acrylates d’alkyle, principalement le méthacrylate de méthyle(MMA), en l’absence tout autre activateur. Une différence de réactivité a été mise en évidence en fonction des substituants du carbène et de la nature du substrat. Des études théoriques ont permis de rationaliser les résultats expérimentaux par l’influence des effets électroniques et stériques intervenant au cours des réactions mises en jeu. Un NHC en particulier a été ensuite utilisé comme véritable catalyseur de la polymérisation du MMA en présence d’alcools comme amorceurs. En utilisant des macroamorceurs hydroxylés de type poly(oxyde d’éthylène), des copolymères amphiphiles ontété ainsi synthétisés. Des études théoriques ont encore une fois permis d’identifier les mécanismes réactionnels de cette polymérisation. Enfin, des paires de Lewis composées d’un acide à base de silicium et d’une base de typeNHC ou phosphine trialkyle(aryle) ont été ensuite utilisées comme système d’activation de polymérisation du MMA. Ce type de polymérisation est basé sur une activation duale du monomère par effet coopératif de la base et de l’acide.

The reactivity of imidazol-ylidene N-heterocyclic carbenes (NHCs) as direct initiators for the polymerization of miscellaneous (meth)acrylic monomers, mainly methylmethacrylate (MMA), has been screened in the absence of any other co-activator.Different reactivities have been observed according to the structure of the NHC and thenature of the substrate. Computational studies allowed rationalizing steric and electroniceffects involved in these reactions.The use of a peculiar NHCs as catalyst for the polymerization of MMA using alcohols as initiators has then been investigated. This simple and efficient method also allows achieving amphiphilic block copolymers by using hydroxylated poly(ethylene oxide)s asmacro-initiators. Combined computational and experimental investigations have provided insights into the mechanism of polymerization.Various Lewis pairs including a silicon-based compound as acid and NHC or a trialkyl(aryl)phosphine as base, have been investigated to trigger an efficient polymerization of MMA.In this case, the polymerization is expected to proceed via a cooperative/dual activation mechanism.