Synthèse de polymères porteurs de sites complexants associés, au sein du squelette, à des segments de propriétés différentes

par Thi Hong Nhung Doan

Thèse de doctorat en Chimie et physicochimie des polymères

Sous la direction de Jean-Claude Soutif.

Soutenue en 2006

à Le Mans en cotutelle avec Hô-Chi-Minh-Ville .

mots clés

• Polycondensation
• Complexation
• Polyéthylèneglycol

Résumé

Ce travail s’inscrit dans le cadre de la synthèse et de la caractérisation de polyesters à propriétés complexantes, issus de la réaction entre l’acide 2,6-pyridine dicarboxylique ou la 4,4’-dicarboxy-2,2’-bipyridine, complexants spécifiques de métaux de transition, et des comonomères dialcool flexibles de type poly(éthylène glycol) présentant des propriétés complexantes différentes ou de type rigide (le 4,4’-dihydroxyazobenzène). La première partie de ce travail a été consacrée à l’étude des différentes stratégies de polyestérification entre un alcool et un acide dans des conditions douces. L’utilisation d’un monomère activé (dichlorure d’acide ou diester) ou d’un catalyseur (Sc(OTf)3) a permis d’obtenir des polyesters de faible masse. L’analyse des structures par spectrométrie de masse MALDI-TOF a mis en évidence la compétition chaîne/cycle inhérente à toute polycondensation. D’autre part, dans le cas de la transestérification en présence de Ti(O-iPr)4, nous avons pu détecter des extrémités de chaîne de type isopropyle caractéristiques d’une réaction d’échange entre la fonction ester et le catalyseur. L’utilisation d’un agent (chlorure de picryle) pour activer « in situ » le monomère diacide a permis d’obtenir des polycondensats de plus haute masse molaire après optimisation des conditions de réaction, autorisant l’étude des propriétés complexantes sans avoir à tenir compte de la nature des extrémités de chaîne. Nous avons synthétisé toute une gamme de polyesters constitués de groupements pyridine dicarboxylate ou bipyridine dicarboxylate liés entre eux par des segments flexibles de taille variable (PEGs 400, 1000 et 6000) ou un segment rigide aromatique. Les polycondensats ainsi obtenus ont ensuite fait l’objet d’une étude de leurs propriétés complexantes vis-à-vis de Ag+, Cu2+ et Fe3+ respectivement acides mou, intermédiaire et dur selon la théorie de Pearson. Les ligands intervenant lors du phénomène de complexation, déterminés par spectroscopie infra-rouge, sont les groupes pyridine et carboxylate.

Titre traduit

Synthesis of polyesters with complexing sites in the main chain associated with segments of different properties

Résumé

Polyesters with chelating properties derived from 2,6-pyridine dicarboxylic acid or from 4,4'- , dicarboxy-2,2'-bipyridine have been synthesized. Different types of aliphatic (poly(ethylene glycol), soft segment) and aromatic (4,4'-dihydroxyazobenzene, rigid segment) diol monomers were polymerized under mild conditions by using different polymerization methods. Detailed analysis of the obtained polyesters using MALDI- TOF mass spectrometry has revealed the presence of both linear and cyclic species as usually observed in polycondensation. Use of a condensing agent, picryl choride in pyridine, was very effective for the preparation of polyesters with higher molecular weight after improvement of the reaction conditions. The complexing properties of the obtained polyesters towards Ag+, CU2+ and Fe3+ have been studied.