Nouveaux ligands ferrocéniques incorporant un chromophore organique : étude d'interactions ligand-cation et application à la détection électrochimique et optique

par Jérôme Maynadié

Thèse de doctorat en Chimie de coordination

Sous la direction de Béatrice Delavaux.

Soutenue en 2004

à Toulouse 3 .

mots clés

• Ligands ferrocéniques
• Calcium
• Fluorescence
• Interaction ligand-cation
• Détection électroChimique et optique de cations
• Equilibres en solutional
• Méthodes d'ajustement des courbes
• Calculs DFT

Résumé

Ce mémoire décrit l'étude d'une nouvelle famille de ligands ferrocéniques destinés à la détection d'ions en solution par voie électrochimique et/ou optique. La conception originale de ces molécules est présentée lors de l'introduction. Ces dérivés mono- ou di-substitués comprennent un ou deux fragment(s) chromophore(s) (-COCH=CHC6H4-p-R, R = NEt2 ou azacouronne) dont la longueur peut être modulée par insertion d'un groupement éthylénique. Ils ont été isolés et caractérisés et la structure cristallographique de trois de ces produits a été résolue. Les dérivés mono- (1ère partie) ou di-substitués (2ème partie) détectent entre autre le calcium par électrochimie et UV-visible. En particulier, les dérivés monosubstitués détectent électrochimiquement la paire d'ions (Ca2+, BF4-) de manière spécifique. Le lien entre l'interaction ligand-calcium et la détection électrochimique du calcium a été établi. Il révèle un rôle inhabituel de l'électrolyte support Les premiers ligands purement ferrocéniques capables d'une double détection d'ions par électrochimie et fluorométrie sont décrits. L'étude des homologues protonés et l'examen systématique de différentes interactions ligand-cation par des techniques variées (RMN, UV, IR) permettent de préciser la nature des sites d'interaction et de déterminer, dans chaque cas, la valeur des constantes d'association des différentes espèces de type LnMm en équilibres solution éC, pour lesquelles L est le ligand et M le cation. . .

Titre traduit

New class of ferrocenyl ligand incorporating an organic chromophore unit : study of ligand-cation interactions and application to cation electrochemical and optical sensing

Résumé

The study of a new class of redox and optical ferrocenyl ion-sensors is described. The originality of its concept is developed in the introduction. These ferrocenyl compounds are substituted by one or two R-amino complexing moieties (-COCH=CHC6H4-p-R, R = NEt2, or azacrown). The length of this chromophore may vary by insertion of an olefinic group. These compounds have been isolated in good yield and three of them have been X-Ray characterized. Both the mono-(first Part) and the di-(second Part) substituted compounds specifically detect calcium by electrochemistry and UV-vis. The monosubstituted compounds are capable of detecting the "Ca-BF4" pair. Thorough NMR and electrochemical investigations clarify the nature of the pathway from Ca2+ interaction to Ca2+ sensing: in