Diss. (sammanfattning) Stockholm : Karol. inst., 2002. / Härtill 7 uppsatser.

Diss. (sammanfattning) Stockholm : Karol. inst., 2004. / Härtill 6 uppsatser.

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Diss. (sammanfattning) Stockholm : Karolinska institutet, 2010.

The development of a novel palladium-catalyzed domino reaction with indole-based gem-dibromoolefin substrates is described. The reaction allowed access to a new class of polycyclic nitrogen heterocycles: N-fused benzo[c]carbazoles. A key feature of this domino reaction was the participation of both bromides in C–H functionalization processes, a hitherto unprecedented reactivity. Various substituents and substitution patterns were tolerated in this reaction, allowing for a highly modular approach to these challenging synthetic targets. Mechanistic studies were performed to gain further insight into the reactivity of these systems and elucidate the sequence of reaction steps. The results indicate that isomerization of reaction intermediates likely played a key role in promoting a successful reaction.

The development of a novel palladium-catalyzed domino reaction with indole-based gem-dibromoolefin substrates is described. The reaction allowed access to a new class of polycyclic nitrogen heterocycles: N-fused benzo[c]carbazoles. A key feature of this domino reaction was the participation of both bromides in C–H functionalization processes, a hitherto unprecedented reactivity. Various substituents and substitution patterns were tolerated in this reaction, allowing for a highly modular approach to these challenging synthetic targets. Mechanistic studies were performed to gain further insight into the reactivity of these systems and elucidate the sequence of reaction steps. The results indicate that isomerization of reaction intermediates likely played a key role in promoting a successful reaction.

Le présent mémoire porte sur la synthèse et caractérisation de nouveaux matériaux dérivés de la polyaniline. Ces matériaux possèdent dans leur structure l'unité carbazole afin de remédier à des problèmes de solubilité que présentent la polyaniline et ces dérivés, sans pour autant modifier de façon significative la structure recherchée de la polyaniline. L'étude électrochimique de composés modèles a d'abord été effectuée afin de mieux comprendre le comportement électrochimique des polymères synthétisés. Cette approche est d'un grand intérêt dans la famille des polyanilines puisque leur comportement redox est relativement compliqué. Ainsi, trois composés modèles et deux polymères ont été étudiés de façon approfondie. L'étude électrochimique et spectroélectrochimique nous a permis de prédire les différents processus électrochimiques possible pouvant intervenir lors de l'oxydation de ces matériaux.

En raison de la demande croissante pour de nouvelles formes d'énergie renouvelable au cours des dernières années, la recherche sur les matériaux organiques pour d'éventuelles applications en photovoltaïque a rapidement progressé. Ainsi, tout récemment, des performances intéressantes ont été obtenues à partir de dispositifs dont la couche active était constituée d'un mélange de [6,6]-phényl-C₆₁-butyrate de méthyle (PCBM) et d’un polymère semi-conducteur. Puis, dans le dessein d’améliorer les performances des matériaux organiques, les chercheurs ont ensuite tenté de moduler les niveaux d'énergie et la largeur de bande interdite des polymères conjugués. Une façon de parvenir à moduler les propriétés électroniques de ces molécules est d'utiliser une séquence de donneurs-accepteurs dans la chaîne du polymère. Le groupe de recherche du Dr Leclerc participe aussi activement à cette quête de nouvelles sources d'énergie. Entre autre, nous synthétisons et caractérisons des copolymères contenant des unités hautement déficientes en électrons, les quinoxalines, et des unités riches en électrons, les carbazoles. La polymérisation de plusieurs unités de quinoxaline portant des groupements substituants de nature différente nous a ainsi permis d’élaborer une famille complète de co-polymères semi-conducteurs. Nous évaluons ensuite l'impact de l'ajout de ces substituants par les propriétés électroniques et optiques afin d'identifier parmi les polymères synthétisés, ceux qui possèdent des propriétés adéquates pour des applications en cellules photovoltaïques. Pour terminer, les polymères sont testés en les incorporant dans la couche active des cellules photovoltaïques pour évaluer leurs performances. Des taux de conversion énergétique variant entre 1,24% et 3,37% ont ainsi été obtenus. Pour ces polymères, nous avons aussi réalisé plusieurs essais sur le type de solvant, le ratio polymère :PCBM, la nature de l’électrode ou, encore, sur l’ajout d’additifs pouvant permettre d’optimiser leur utilisation dans la fabrication des cellules photovoltaïques.

No / Indolo[3,2-b]carbazole is a molecule of great biological significance, as it is formed in vivo after consumption of cruciferous vegetables. The reaction of 1H-indole and various aldehydes in the presence of a catalytic amount of N,2-dibromo-6-chloro-3,4-dihydro-2H-benzo[e][1,2,4]thiadiazine-7-sulfonamide 1,1-dioxide as an efficient and homogeneous catalyst in acetonitrile at 50°C produces 6,12-disubstituted 5,7-dihydroindolo[2,3-b]carbazole with an in good to excellent yield. The presented technique offers a fast and robust method, by the use of inexpensive commercially available starting materials toward 6,12- disubstituted 5,7-dihydroindolo[2,3-b]carbazole. A new anomeric-based oxidation was kept in mind for the final step of the indolo[2,3-b]carbazoles synthesis. The suggested anomeric-based oxidation mechanism was supported by experimental and theoretical evidences. / The Grant of Allameh Tabataba’i’s Award, Grant Number: BN093

Les polymères 7t-conjugués possèdent des propriétés mécaniques et électro-optiques qui valorisent leur utilisation versus celle des matériaux inorganiques dans plusieurs dispositifs. La fabrication de diodes électroluminescentes à base de polymères (DELP) est un exemple de dispositifs qui pourraient profiter avantageusement du faible coût de mise en œuvre et de la grande flexibilité de ces matériaux. La principale application visée étant la fabrication d'écrans à affichage polychrome, l'obtention des trois couleurs primaires, soit le rouge, le vert et le bleu, est primordiale. Les recherches pour élaborer une classe de polymères capables de générer ces couleurs par modulation chimique sont donc d'actualité. Bien que les polymères à base d'unités 2,7-fiuorène remplissent cette condition, ils démontrent un problème d'instabilité optique qui affecte leur émission dans la région du bleu. Une alternative à ce problème pourrait résider dans la synthèse de polymères à base d'unités 2,7-carbazole. En effet, la structure du groupement carbazole diffère légèrement de celle du groupement fluorène, ce qui laisse croire que la réaction d'oxydation à l'origine du changement d'émission pourrait être moins favorisée tout en gardant la capacité de modulation. Le meilleur candidat obtenu jusqu'ici dans le laboratoire est le PCMEHP, un copolymère à base d'unité iV-éthylhexyl-2,7-carbazole et d'unité 4-(2'- éthylhexyloxy)anisole. Cependant, l'intégration de groupements électro-attracteurs semble nécessaire à l'obtention d'un polymère électroluminescent bleu à base de 2,7-carbazole efficace. L'objectif de cette maîtrise était donc d'améliorer les performances de ce polymère en ajoutant des groupements transporteurs d'électrons à sa structure. Cette méthode a été choisie pour favoriser l'injection et le transport des charges négatives dans le matériau optiquement actif afin d'obtenir une diode efficace de configuration monocouche. Deux différents groupements déficients en électrons ont été testés, soient Toxadiazole et la triazole. Les dispositifs de diode obtenus à partir des polymères les plus solubles présentant une instabilité optique, une autre modification à la structure de polymère a été apportée. L'instabilité optique pouvait être causée par la formation d'excimères ou par une réaction de réticulation entre les positions 3 et 6 des unités carbazole. Ces positions ont donc été alkylées pour contrer ce problème. Les polymères possèdent des propriétés électro-optiques prometteuses.