Synthèse de nouveaux semi-conducteurs organiques pour l'électronique plastique via des procédés de chimie verte

par Chady Moussallem

Thèse de doctorat en Chimie organique

Sous la direction de Pierre Frère.

Thèses en préparation à Angers , dans le cadre de École doctorale Matériaux, Matières, Molécules en Pays de la Loire (3MPL) (Le Mans) depuis le 11-10-2010 .


  • Résumé

    Cette thèse a pour objet la synthèse de nouveaux matériaux conjugués, pour des applications comme semi-conducteurs en électronique plastique, en faisant appel à des procédés classiquement utilisés en chimie verte. Une première partie est consacrée à la synthèse de systèmes conjugués étendus comportant le motif benzodifurane connecté via des liaisons azométhines à des cycles furanes ou thiophènes. A la fois la synthèse du motif benzodifurane et l’extension du système conjugué est effectué par des réactions de condensations dans des solvants verts. Il est montré que les dérivés benzodifurane-thiophènes peuvent être utilisés comme matériaux donneurs dans des cellules solaires. Dans une deuxième partie des unités pentafluorophényles ont été associées à des unités benzodifurane ou acrylonitrile- furanes soit par des réactions de Knoevenagel ou des bases de Shiff. Les interactions supramoléculaires initiées par les atomes de fluor dans les solides sont analysées en détail à l’aide de la diffraction des rayons X. Il est mis en évidence qu’en fonction de la structure moléculaire et des interactions supramoléculaires, certains fluorophores émettent beaucoup plus à l’état solide qu’en solution. Puis en dernière partie, le motif 4-(pyrrolidine-1-yl)-3-cyanothiophene a été synthétisé puis utilisé pour développer des systèmes conjugués de type Donneur – Accepteur. Des oligomères présentant une alternance stricte D/A ont été construits ainsi que des composés de type A-D-A via des réactions n’empruntant pas de couplage organométallique. Les propriétés électroniques des composés sont discutées en relation avec leurs structures moléculaires.


  • Résumé

    This work deals with the synthesis of new conjugated materials, for applications such as semiconductor in plastic electronics, from methods conventionally used in green chemistry. A first part is devoted to the synthesis of conjugated systems based on benzodifuran unit connected to furan and thiophene cycles by azomethine bonds. Both the synthesis of benzodifuran and the extension of the conjugated system is performed by condensation reactions in green solvent. It is demonstrated that benzodifuran-thiophene derivatives can be used as donor materials in organic solar cells. In a second part pentafluorophenyl cycles are combined with benzodifuran or acrylonitrile – furan units by using Knoevenagel reaction or Schiff base. The supramolecular interactions induced by the fluorine atoms are analyzed in detail by the X-ray diffraction. It is shown that depending of the molecular structure and of the intermolecular interactions, some fluorophores are more emissive in the solid state than in solution. Lastly, the unit 4-(pyrrolidin-1-yl)-3-cyanothiophene has been synthesized then used to develop Donor – Acceptor conjugated systems. Oligomers with a strict D/A alternating have been built and also A-D-A compounds by using no organometallic for the coupling reactions. The electronic properties of the compounds are discussed in relation with their molecular structures.