Le cyclotriphosphazène en tant qu'agent directeur de la formation de réseaux poreux pi-conjugués

Cyclotriphosphazene as directing agent for pi-conjugated porous network formation

• Auteur / Autrice : Mathias Reynes
• Direction : Joël Moreau, David Virieux
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Chimie organique, minérale, industrielle
• Date : Soutenance le 16/12/2010
• Etablissement(s) : Montpellier, Ecole nationale supérieure de chimie en cotutelle avec Ecole nationale supérieure de chimie (Montpellier)
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences Chimiques Balard (Montpellier ; 2003-2014)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Institut Charles Gerhardt (Montpellier ; 2006-....)
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Joël Moreau, David Virieux, Jean-Marc Planeix, Fabrice Odobel, Olivier Dautel, David Flot
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Jean-Marc Planeix, Fabrice Odobel

Mots clés

Mots clés contrôlés

Composés d'inclusion

Systèmes auto-organisés

Composites

Matériaux poreux

Mots clés libres

Réseaux poreux

Matériaux pi-conjugués

Cyclotriphosphazène

Auto-organisation

Composés d'inclusion

Porous network

Pi-conjugated materials

Cyclotriphosphazene

Self-organization

Inclusion compounds

Résumé

L'élaboration de réseaux poreux pi-conjugués par l'auto-organisation de molécules organiques, les cyclotriphosphazènes spirocycliques, a été explorée. L'étude de la stabilité des réseaux obtenus à partir du tris(o-phénylènedioxy)cyclotriphosphazène (TPP) conjointement à l'étude de la réactivité du N3P3Cl6 face à l'attaque nucléophile de différents dérivés du catéchol ont permis de définir de nouvelles cibles. Dans ce cadre, un nouveau composé, le tris(2,3-triphénylènedioxy)cyclotriphosphazène (TTPP) dans lequel le motif central est substitué par trois systèmes pi-conjugués étendus de type triphénylène a été synthétisé. Les tectons TTPP, de symétrie C3, présentent une orientation atypique des motifs aromatiques. Leur forme, analogue à celle d'une roue à aubes, leur permet d'engendrer à l'état cristallin des lacunes sous forme de deux types de nano-canaux de respectivement 6,1 Å et 8,4 Å de large et 10,7 Å et 12,4 Å de large, pouvant inclure des molécules de 1,2,4-trichlorobenzène. Ce matériau contient la plus grande porosité obtenu à partir de cyclotriphosphazènes spirocycliques à ce jour. La formation de réseaux poreux chiraux a également été réalisée à partir de tectons portant chacun trois motifs (S)-binol. Le (S,S,S)-tribinolcyclotriphosphazène ((S,S,S)-TBP) a ainsi pu être co-cristallisé avec des molécules d'o-xylène. Ainsi, des informations permettant de mieux comprendre la structure moléculaire de cyclotriphosphazènes portant des spirocycles à sept chaînons ont été obtenues. Enfin, les propriétés optoélectroniques des tectons ont été étudiées en solution. L'influence de l'agent directeur cyclotriphosphazène sur les propriétés optiques des chromophores a, en particulier, été abordée.

Elaboration of pi-conjugated networks through self-organization of spirocyclic cyclotriphosphazene molecules has been explored. The stability of the networks built from described tris(o-phenylenedioxy)cyclotriphosphazene (TPP) jointly with the study of the reactivity of N3P3Cl6 undergoing nucleophilic attack by catechol derivatives allowed to design new tectons. In this context, a new tris(2,3-triphenylenedioxy)cyclotriphosphazene (TTPP) compound embedding a central hub substituted by pi-conjugated triphenylene unit has been synthesized. TTPP tectons exhibits a particular shape with specific orientation of aromatic units. Their paddle-wheel like shape allows the elaboration of a porous network having two types of nano-tunnels of respectively 6.1 Å and 8.4 Å large and 10.7 Å and 12.4 Å large. This material has the biggest channel size described for network build from spirocyclic cyclotriphosphazenes and inclusion compounds with 1,2,4-trich lorobenzene molecules were made. Elaboration of chiral porous network from tectons constituted by three (S)-binol units has also been realized. Tribinolcyclotriphosphazene has been co-cristallized with o-xylene molecules. Thus, useful informations on seven-membered spirocyclic cyclotriphosphazene molecular structure have been obtained. Finally, tectons opto-electronic properties have been studied in solution. Influence of the cyclotriphosphazene directing agent on optical chromophore properties has been a particular matter of attention.