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Conception de capsules organiques par auto-organisation d’hétérocycles fonctionnalisés / Conception of organic capsules by self-organization of functionalized heterocycles

Krykun, Serhii 15 May 2019 (has links)
Ce travail traite de la synthèse et de la caractérisation de nouvelles cages moléculaires discrètes riches en électrons préparées via la méthodologie d'auto-assemblage dirigée par les métaux, ainsi que de leurs propriétés redox et d’encapsulation. Les concepts généraux guidant la méthodologie d’auto-assemblage pilotée par les métaux sont présentés. Trois types de ligands tétratopiques rédox-actifs (L) constitués de tétrathiafulvalène (TTF), de dithiol-fluorène (DTF) ou de tétrathiafulvalène π étendu (exTTF) ont été conçus. Leur capacité à générer des cages auto-assemblées avec divers complexes (M) a été étudiée. Dans le premier cas, des métallacages M8L2 dont la géométrie offre une opportunité unique de favoriser des interactions inter-TTF étroites au cours du processus d’oxydation ont été décrites. Ces interactions ont été confirmées par des études électrochimiques ainsi que par DRX à partir d’un sel oxydé électrocristallisé. Dans le second cas, plusieurs auto-assemblages discrets MxLy (cages, clips) ont été obtenus à partir de nouveaux ligands électroactifs basés sur l'unité 9- (1,3-dithiol-2-ylidène) fluorène (DTF). Leurs propriétés rédox ainsi que leur capacité à complexer des unités électro-déficientes sont fortement dépendantes de la géométrie de l’auto-assemblage. Concernant le ligand exTTF, de grandes métallacages électroactives M12L6 (environ 4 000 Å3) ont été obtenus par combinaison avec des complexes trans de palladium ou d'argent. Ces dernières se désassemblent lors de l'oxydation, donnant lieu à une transformation sans précédent d'une cage métallique discrète en un polymère de coordination. Enfin, un nouveau squelette aromatique benzo[1,2-b:4,5-b'] dithiophène est décrit en tant qu’alternative aux dérivés riches en électrons π étendus. Le rôle critique des interactions non-covalentes 1,5 S ···S est démontré par une approche combinée expérimentale et théorique. / This work deals with the synthesis and characterization of new electron-rich discrete molecular cages, prepared via the coordination-driven self-assembly methodology, as well as on evaluating their redox and host-guest properties. The general concepts guiding the metal-driven self-assembly methodology are presented. Three types of redox-active tetratopic ligands (L) featuring either a tetrathiafulvalene (TTF), a dithiol-fluorene (DTF) or a π-extended tetrathiafulvalene (exTTF) have been designed. Their ability to generate self-assembled cages upon combination with various metal complexes (M) has been studied. In the first case, M8L2 metallacages were obtained, whose geometry offers a unique opportunity to promote close inter-TTF interactions upon oxidation, as confirmed through electrochemical studies as well as from single-crystal DRX from an electrocrystallized oxidized salt. In the second case, several discrete self-assemblies MxLy (cages, clips) were obtained and characterized from new electro-active ligands based on the 9-(1,3-dithiol-2-ylidene)fluorene (DTF) unit. Their redox properties as well as their binding ability towards electro-deficient planar species show a strong dependence to the self-assembly geometry. Considering the exTTF ligand, large (ca. 4000 Å3) electroactive M12L6 metallacages were obtained from combining with trans palladium or silver complexes. Le latter exhibits a disassembling process upon oxidation, giving rise to an unprecedented redox-triggered transformation of discrete metalla-cage into a coordination polymer. Finally, a new benzo[1,2-b:4,5-b'] dithiophene aromatic scaffold is investigated as an alternative π-extended electron-rich derivative. The critical role of non-covalent 1,5 S···S interactions is demonstrated by a combined experimental and theoretical approach.

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