Fullerènes et complexes de cuivre ( I ) de la 1,10-Phénanthroline pour l'élaboration de dendrimères à propriétés électroniques originales

par Yannick Rio

Thèse de doctorat en Physicochimie des matériaux moléculaires et macromoléculaires

Sous la direction de Jean-François Nicoud et de Jean-Luc Rehspringer.

Soutenue en 2002

à l'Université Louis Pasteur (Strasbourg) (1971-2008) .

mots clés

• Polymères ramifiés
• Fullerènes
• Dendrimères

Résumé

Ce travail traite de la synthèse de nouveaux dendrimères et de leurs propriétés originales. Plusieurs séries de dendrimères ont été préparées. Un C60 a tout d'abord été placé au cœur de branches dendritiques hydrosolubles dont nous avons mis au point la synthèse : l'isolement progressif du cœur par les branches a alors été observé en étudiant l'évolution du temps de vie du premier état excité triplet du C60, propriété fortement dépendante du milieu extérieur. Ces branches ont également été utilisées pour accroître l'affinité d'un récepteur macrocyclique, le cyclotriveratrylène, avec le C60 permettant ainsi la solubilisation du fullerène en milieu aqueux dans la perspective d'applications biologiques. Enfin ces branches hydrosolubles ont été associées à un fullerodendrimère hydrophobe : le dendrimère obtenu dispose d'un parfait équililibre hydrophile/hydrophobe indispensable à la stabilité de films de Langmuir-Blodgett. Une dernière série de dendrimère dont le cœur est un complexe de cuivre (I) de la 1,10-phénanthroline a été préparé et les difficultés d'accès au cœur cuivreux grandissantes avec la génération dendritique ont été mesurées par deux techniques : l'électrochimie et la cinétique de démétallation du complexe par le cyanure. Enfin, les deux systèmes photoactifs et électroactifs étudiés ont été réunis au sein d'une même molécule : la nouvelle dyade C60/complexe de cuivre (I) de la 1,10-phénanthroline préparée donne lieu à un transfert d'électron photo-induit original.

Titre traduit

Fullerene and Cu( I )-bis-phenanthroline for the construction of dendrimers with original electronic properties

Résumé

This work deals with the preparation of new dendrimers with unusual properties. Several series of dendrimers have been prepared. Firstly, C60 has been functionalized with new hydrophilic dendritic branches: the progressive isolation of the C60 core by these branches has been observed by studying the evolution of the first excited triplet lifetime of the fullerene chromophore. This is known to be very environment-dependant. The hydrophilic dendritic wedges have also been attached to a macrocyclic receptor (cyclotriveratrylene) of C60 allowing its solubilisation in aqueous medium, which is necessary for biological applications. In addition, these hydrophilic branches have been connected to hydrophobic fullerodendrons : the resulting diblock dendrimer provides a perfect hydrophobic/hydrophilic balance capable of stabilizing Langmuir films at the air-water interface. Another series of dendrimers in which the core is a copper complex of 1,10-phenanthroline has been prepared. The increased difficulty of accessing the core with the dendritic generation was examined by two techniques : electrochemistry and the kinetics of demetallation of the complex by cyanides. Finally, we have combined the two chomophores in one molecule : a new dyad C60/Cu(I)-bis-phenanthroline complex has been synthesised and its ability for photo-induced electron transfer investigated.