Th. doct.-ing.--Toulouse, I.N.P., 1978. N°: 37.

Thèse ou mémoire avec insertion d'articles / Les molécules organiques semi-conductrices (MOS) ont suscité un intérêt considérable ces dernières années en raison de leurs propriétés électroniques uniques et de leurs applications potentielles dans divers domaines, tels que les diodes électroluminescentes (DEL), les transistors à effet de champ (FET) et les cellules solaires. Leurs propriétés intrigantes découlent des systèmes d'électrons π conjugués, qui permettent la délocalisation des électrons sur des structures moléculaires étendues. La synthèse des MOS implique la conception et la construction de molécules organiques présentant des propriétés électroniques spécifiques. Diverses stratégies de synthèse, notamment l'ingénierie moléculaire, la polymérisation, les complexes donneur-accepteur et les techniques d'auto-assemblage, ont été utilisées pour adapter les structures moléculaires et optimiser leurs propriétés. La possibilité de moduler la largeur de bande interdite et la structure électronique des MOS a facilité le développement de dispositifs électroniques avancés. Dans ce travail, les MOS sont préparées en utilisant des approches synthétiques modernes et de nouvelles connaissances sur le comportement des systèmes π découvertes au cours des dernières décennies pour former des hydrocarbures aromatiques polycycliques (HAPs) de grande taille et à faible bande interdite. Tout d'abord, une série de composés diradicalaires a été synthétisée en fusionnant des motifs fluorène dans un axe longitudinal sur un noyau conjugué plutôt qu'en les fusionnant latéralement, comme effectué précédemment dans la littérature. Les diradicaux neutres et les dication tetrathiafulvalène ont été étudiés et présentent un caractère diradicalaire très marqué, constituant l'un des rares exemples rapportés. De plus, une méthode efficace a été développée pour produire un isomère de l'azulénoazulène, dont la synthèse n'avait été rapportée que dans les années 1970. Les composés d'intérêt sont obtenus en moins d'étapes de synthèse et peuvent être facilement fusionnés avec d'autres unités aromatiques. Les molécules non-benzénoïdes peuvent être comparées à leur forme annulène. Cette classe de composés n'avait jamais été rapportée auparavant et présente une forte absorption dans la région UV-visible, ainsi qu'un comportement de couche ouverte, un processus de dimérisation/photodissociation et une bonne mobilité de charge dans les dispositifs FET. De plus, le vat orange 3, un colorant, est utilisé comme précurseur de polymères conjugués. En reliant son noyau à ses unités voisines par des positions spécifiques avec des atomes de carbone $sp^\textit{3}$, l'encombrement stérique est minimisé. Il s'agit des premiers dérivés d'anthantrone entièrement planarisés et conjugué. L'aplanissement des motifs conjugués avec le noyau d'anthantrone améliore les propriétés optoélectroniques, résultant en un meilleur chevauchement des orbitales π, bien que certains défis de connectivité entre le noyau et les comonomères soient identifiés dans les polymères synthétisés. Enfin, de nouveaux dérivés d'anthantrone entièrement conjugués ont été synthétisés en utilisant une stratégie similaire à celle précédente, cette fois en reliant les unités avec des atomes de carbone $sp^\textit{2}$. Ces dérivés montrent des déplacements exceptionnels d'absorption UV-visible en fonction des unités de solubilisation et un comportement d'agrégation en solution. Deux de ces analogues sont incorporés avec succès dans des dispositifs FET. / Semiconducting organic molecules (SOMs) have gained significant attention in recent years due to their unique electronic properties and potential applications in various fields, such as in light-emitting diodes (LEDs), field-effect transistors (FETs) and solar cells. Their intriguing properties arise from the conjugated π-electron systems, which enable the delocalization of electrons over extended molecular frameworks. The synthesis of SOMs involves the design and construction of organic molecules with specific electronic properties. Various synthetic strategies, including molecular engineering, polymerization, donor-acceptor complexes, and self-assembly techniques, have been employed to tailor the molecular structures and optimize their properties. The ability to tune the energy bandgap and the electronic structure of SOMs has facilitated the development of advanced electronic devices. In this work, SOMs are synthesized by taking advantage of modern synthetic approaches and novel knowledge about π-system behavior discover in the last decades to form low bandgap large polycyclic aromatic hydrocarbons (PAHs). Firstly, a series of diradical compounds is synthesized by fusing fluorene moieties in a longitudinal axis on a conjugated core rather than laterally fused, as previously shown in the literature. The neutral and tetrathiafulvalene dication diradicals are studied and both classes exhibit high diradical character, which is one of the few reported examples. Additionally, an efficient synthetic method is developed to produce an azulenoazulene isomer, whose synthesis was only reported in the 1970s. The compounds of interest are obtained in fewer synthetic steps and could be easily fused with other aromatic units. The resulting non-benzenoid molecules can be compared to their annulene form. That class of compounds has never been made before and it exhibits strong absorption in the UV-visible region and shows open-shell behavior, dimerization/ photodissociation process and good charge mobility in FET devices. Furthermore, vat orange 3, a common dye, is utilized as a precursor for conjugated polymers. By bridging its core to its linking units at specific positions with $sp^\textit{3}$ carbons, the steric hindrance is minimized. It is the first report of a fully planarized π-extended anthanthrone derivative. Flattening the conjugated moieties with the anthanthrone core improves optoelectronic properties, resulting of a better π-orbitals overlap, although some challenges in connectivity between the aromatic core and the comonomers are identified in the synthesized polymers. Finally, new fully conjugated anthanthrone derivatives are synthesized by using a similar strategy than before, this time by bridging the units on specific positions with $sp^\textit{2}$ carbon atoms. These are demonstrating exceptional solubilizing units-dependant UV-visible absorption shifts and in-solution aggregation behavior. Two of these analogs are successfully incorporated into FET devices.

Thèse ou mémoire avec insertion d'articles / L'objectif de ces recherches est axé sur la chimie organique de synthèse verte et l'application de ses concepts en chimie de flux. Ces dernières années, la chimie en flux continu a été considérée comme un outil permettant une approche plus sûre et plus économique que la chimie traditionnelle en réacteurs fermés, largement adoptée par l'industrie et constituant une méthode précieuse dans la chimie des carbènes par voie photochimique. Les réactions de cyclopropanation sont apparues comme de puissants outils en synthèse pour la construction de motifs cycliques en chimie organique. Ce mémoire de maîtrise présente la synthèse d'halocyclopropanes à partir de cycloaddition d'alcènes avec des halodiazirines comme précurseurs d'halocarbènes en flux continu. Les halodiazirines ont été utilisées comme précurseurs prometteurs des halocarbènes. L'utilisation d'halodiazirines comme précurseurs de carbènes représente une stratégie efficace et polyvalente pour la préparation d'halocarbènes hautement réactifs capables de subir des réactions de cyclopropanation avec une large gamme d'alcènes. Par conséquent, une nouvelle méthode est présentée qui permet d'accéder à un large éventail d'halocyclopropanes dans des conditions douces et sans métaux utilisant la chimie en flux (Chapitres 1 et 2). La sélection d'une longueur d'onde d'irradiation appropriée a été essentielle à l'efficacité de la transformation dans les conditions de flux continu. Les halocyclopropanes ont été obtenus avec des rendements modérés à bons (plus de 30 exemples) avec un temps de résidence de 5 minutes en flux continu. Cette méthode devrait trouver des applications importantes dans la préparation d'halocyclopropanes. En outre, ce mémoire a également permis de découvrir l'utilité des halodiazirines dans des réactions d'insertion C–H en flux continu (Chapitre 3). Les possibilités d'avancées dans ce domaine sont prometteuses, avec des possibilités d'étendre la gamme de substrats et d'étudier de nouvelles conditions réactionnelles / The goal of this research is focused on green synthetic organic chemistry, and the application of its concepts in flow chemistry. In recent years, continuous flow chemistry has been regarded as a tool that enables a safer and more economical approach than traditional batch chemistry which is being widely adopted by industry, and it is a valuable method in photochemical carbene chemistry. Cyclopropanation reactions have emerged as powerful synthetic tools for the construction of cyclic motifs in organic chemistry. This master's thesis highlights the synthesis of halocyclopropanes from the cycloaddition of alkenes with halodiazirines as halocarbene precursors in continuous flow. Halodiazirines have been used as promising precursors of halocarbenes. The use of halodiazirines as precursors of carbenes presents an effective and versatile strategy for the preparation of highly reactive halocarbenes, which are capable of undergoing cyclopropanation reactions with a broad range of alkenes. Therefore, a new method that allows access to a wide scope of halocyclopropanes in metal free and mild conditions using flow chemistry were disclosed (Chapters 1 and 2). The selection of the proper irradiation wavelength was critical to the transformation run's efficiency under flow conditions. The halocyclopropanes were produced in moderate to good yields (over 40 examples) with a 5- minute residence time in continuous flow. This method should find broad application in the preparation of halocyclopropanes. Furthermore, this Master thesis also further highlights the use of halodiazirines in the continuous flow C–H insertion reactions strategy (Chapter 3). The possibilities for prospective advancements in this domain are promising, with possibilities for extending the range of substrates, and investigating novel conditions.

Thèse ou mémoire avec insertion d'articles. / Cette thèse de doctorat présente le développement d une méthode photochimique pour la synthèse d'hydrocarbure aromatique polycyclique (HAP). Cette réaction, nommée réaction de cyclodéhydrochloration (CDHC), a été précédemment étudiée au sein du laboratoire du Prof. Jean-François Morin. Plusieurs HAP dont des nanorubans de graphène (NRG) ont été synthétisés. Dans le cadre de ses travaux de doctorat, la réaction a été investiguée de manière plus approfondie. Le manque de connaissance sur son mécanisme ne permet pas encore de l'utiliser de manière optimale. Cette étude a commencé par une étude sur les paramètres qui influencent la réaction (concentration, solvant, groupements fonctionnels, etc.). Des calculs théoriques ont été réalisés supportant les observations expérimentales. L'utilisation de photocatalyseur a aussi été possible, permettant d'irradier à une longueur d onde moins énergétique. La synthèse de NRG chaises n avait encore jamais été tenté en utilisant la réaction de CDHC. Dans un premier temps, des HAP représentant des fragments de NRG chaises, ont été synthétisé, car il est plus aisé d'analyser des petits HAP en comparaison au GNR pour vérifier l'efficacité de la réaction. Cette étude a montré les limites de la CDHC avec une cyclisation partielle des HAP. Dans un second temps, la synthèse d un NRG et toutes les étapes qui ont mené à cette voie-là ont été expliquées dans ce document. L'obtention du monomère a été complexe et malheureusement le NRG n'a pas pu être obtenu à ce jour. / This doctoral thesis presents the development of a photochemical method for the synthesis of polycyclic aromatic hydrocarbon (PAH). This reaction, called cyclodehydrochlorination reaction (CDHC), was previously studied in the laboratory of Prof. Jean-François Morin. Several PAHs including graphene nanoribbons (GNR) have been synthesized. As part of his doctoral work, the reaction was investigated in more depth. The lack of knowledge about its mechanism does not yet allow it to be used optimally. This study started with a study on the parameters that influence the reaction (concentration, solvent, functional groups, etc.). Theoretical calculations were carried out supporting the experimental observations. The use of photocatalyst was also possible, making it possible to irradiate at a less energetic wavelength.The synthesis of armchair GNR has never before been attempted using the CDHC reaction. Firstly, PAHs representing fragments of armchair GNR were synthesized because it is easier to analyze small PAHs compared to GNR to verify the efficiency of the reaction. This study showed the limits of CDHC with partial cyclization of PAHs. Secondly, the synthesis of a GNR and all the steps which led to this path were explained in this document. Obtaining the monomer was complex and unfortunately the NRG could not be obtained to date.

Les infections liées aux soins de santé demeurent encore très fréquentes dans les établissements médicaux, et ce malgré des décennies de vigilance et la mise en œuvre de protocoles de désinfection. Ces infections sont principalement dues à la contamination des surfaces par des agents pathogènes, comme les bactéries, qui agissent comme vecteur de transmission entre patients. Sachant que 50 % de ces infections sont induites par la présence de bactéries résistantes aux antibiotiques, la propagation de ces maladies infectieuses à l'extérieur est d'autant plus facile, ce qui les rend difficile à contrôler. Ainsi, afin de réduire l'adhérence des bactéries sur les surfaces, et ainsi limiter la propagation de ces maladies infectieuses, les efforts se sont principalement dirigés vers le développement de revêtements antibactériens, en particulier ceux à base d'argent (Ag). En effet, les revêtements à base d'argent sont particulièrement intéressants car ils agissent à la fois sur les bactéries à Gram positif et à Gram négatif, grâce au relargage d'ions Ag. Cependant, leur succès dépend de la capacité à contrôler leur libération Ag au cours du temps. Dans ce contexte, cette thèse visait à développer une nouvelle plateforme de revêtements antibactériens multifonctionnels à base d'argent permettant la libération contrôlée d'ions Ag. Pour ce faire, ces revêtements ont été déposés par plasma à basse pression et l'impact de la concentration d'argent déposé, le choix de la matrice (a-C:H) et la possibilité d'ajouter une couche supérieure additionnelle de fluoropolymère (CFₓ) sur les propriétés du recouvrement, ont été évalués. La première étape de ce travail a été d'identifier les développements les plus récents dans la fabrication de surfaces antibactériennes à base d'argent, ainsi que les réglementations actuelles et les défis à relever pour les mettre en œuvre efficacement. Ensuite, pour moduler la libération d'ions argent, différentes méthodes de plasma ont été explorées. Suite à ces résultats, l'état d'oxydation des nanoparticules d'argent est apparu une approche prometteuse. Cette stratégie a donc été approfondie pour augmenter la libération d'ions argent sans néanmoins compromettre les performances mécaniques de la matrice, carbone hydrogéné amorphe (a-C:H), et la biosécurité du revêtement. L'incorporation d'une couche additionnelle de polymère fluorocarboné déposée par plasma sur les revêtements à base d'argent a été ensuite étudiée. L'utilisation de cette technique a permis d'augmenter le temps de libération des ions argent et, par conséquent, l'activité antibactérienne globale des revêtements. Enfin, ces revêtements a-C:H avec des nanoparticules d'argent et une fine couche de CFₓ, optimisés au préalable, ont été transférés et déposés sur des substrats en acier inoxydable, matériau couramment retrouvé en milieu hospitalier. Dans l'ensemble, les résultats de ce travail sont des découvertes importantes quant aux futurs recouvrements antibactériens à base d'argent, car le contrôle de la libération d'ions argent peut d'une part contribuer à atténuer la résistance antibactérienne et d'autre part garantir une activité antibactérienne durable sur les surfaces environnementales, sans compromettre la sécurité ni entraîner de conséquences indésirables. / Healthcare associated infections (HCAIs) remain the most frequent adverse event occurring in medical settings despite decades of surveillance and the implementation of disinfection protocols. It is well-known that common pathogens causing HCAIs, such as bacteria, contaminate surfaces in healthcare facilities (i.e., environmental surfaces), acting as a source of transmission among patients. Still, their impact extends beyond individuals, affecting communities as well, given that more than 50% of these infections are caused by bacteria that are resistant to at least one type of antibiotic. In order to reduce the attachment of bacteria on surfaces, intensive efforts have been focused on the development of antibacterial coatings, particularly those based on silver. Indeed, Ag-based coatings are of great interest since they are biologically active when they disperse Ag ions against Gram-positive and Gram-negative bacteria. However, their success hinges on the ability to control the release of Ag ions over time. In this sense, this thesis aimed to develop a novel multifunctional silver-based antibacterial coating as a platform where the release of Ag ions can be controlled. To do so, this project explored the use of passive approaches by low-pressure plasma. That is, the properties and the amount of the antibacterial agent itself (i.e., Ag and AgO NPs), the choice of matrix (i.e., hydrogenated amorphous carbon coatings), and the implementation of a top fluoropolymer layer (CFₓ). This work first identified the most recent developments in the manufacturing of Ag-based antibacterial surfaces, as well as the current regulations and the challenges for their effective implementation. Then, different plasma-methods were explored to vary the release of Ag ions. Based on these findings, the oxidation state of Ag NPs was studied as a strategy to increase the release of Ag ions without compromising the mechanical performance and the safety of hydrogenated amorphous carbon coatings matrix. Additionally, the incorporation of a fluorocarbon plasma-polymerized layer on the Ag-based coatings was studied. Ultimately, it demonstrated to increase the release time of Ag ions and, in consequence, the overall antibacterial activity of the coatings. Finally, the optimized a-C:H coatings with Ag NPs and CFₓ thin layer were transferred and deposited on commonly used stainless steel substrates. Overall, the implications of these findings are important since controlling the release of Ag ions can help mitigate antibacterial resistance and ensure sustained antibacterial activity on environmental surfaces without compromising safety or causing unintended consequences.

Les produits synthétisés à partir du même halogénure de départ sont numérotés en chiffres arabes dans l'ordre d'apparition et affecté du même indice (la, 2a, .lb, 2b, Les numéros des composés cités pour mémoire sont mentionnés entre parenthèses ( (1), (2), ...) . En ce qui concerne la nomenclature, nous nous sommes efforcés de respecter la version française des règles de 1957 de l'Union Internationale de Chimie Pure et Appliquée (N.Lozach, Bull. Soc. Chim. Fr., 1957, 55; 1958, 1206). Nous avons employé le terme "alkylation" à la place d"'alcoylation" et fait précéder du préfixe cyclo- toute réaction impliquant la création d'un cycle : cycloalkylation, cycloacylation, cyclodéshydratation. / Montréal Trigonix inc. 2018

Le Bassin d’Arcachon est une lagune très riche écologiquement et suscite un attrait touristique et ostréicole important. Cette pression anthropique a soulevé ces dernières années des questions sociétales quant à sa qualité environnementale. Ainsi, ancrés dans des projets soutenus par les acteurs locaux (Région Aquitaine, Syndicat Intercommunal du Bassin d’Arcachon, Conseil général de la Gironde), ces travaux de thèse ont permis de dresser un bilan de la qualité de ce système et de ses bassins versants relativement à l’introduction des hydrocarbures aromatiques polycycliques (substances prioritaires selon la directive cadre sur l’eau, UE, 2000). Ces polluants organiques sont présents dans les différents compartiments environnementaux suivis (sédiments, colonne d’eau) de la lagune, en concentrations élevées pour quelques sites et pouvant induire des effets toxiques chez le biota aquatique. Ils sont généralement présents dans les eaux et sédiments des tributaires à un niveau bruit de fond, mais des concentrations importantes ont été observées pour un ruisseau, ainsi que lors d’un évènement de tempête. Ils sont principalement issus des processus de combustion incomplète de matières organiques (gaz d’échappement, chauffage, feux de forêt) ; des apports terrigènes et diagénétiques de pérylène ont également pu être mis en évidence. Les transferts des HAP vers le biota benthique (huître), et leur bioaccumulation sont effectifs malgré des capacités de dépuration importante relativement à d’autres classes de composés organiques hydrophobes. Comme alerté par le réseau national d’observation coordonné par IFREMER, les teneurs dans les organismes augmentent depuis une dizaine d’année, et s’approchent aujourd’hui de la valeur guide AFSSA pour la consommation humaine. Outre l’aspect de qualité environnementale, ces résultats peuvent apporter des informations quant aux problématiques nationales actuelles de surveillance chimique des productions conchylicoles (DGAL, 2008 ; AFSSA, 2008). / Abstract

Dans les réseaux d'assainissement unitaires, les volumes d'effluents transportés par temps de pluie vers les stations d'épuration sont très importants et ne peuvent être totalement traités. Des déversements, appelés Rejets Urbains de Temps de Pluie (RUTP), ont alors lieu dans le milieu naturel (rivières, lacs, etc.). Ces derniers introduisent dans les milieux récepteurs de grandes quantités de matière organique, d'agents pathogènes et de micropolluants organiques et minéraux. De nombreux travaux ont souligné l'importance de la contribution des dépôts, accumulés dans le réseau d'assainissement par temps sec, à la pollution de ces RUTP. La diminution de la pollution apportée par les RUTP suppose donc que l'on dispose d'informations précises sur la pollution stockée au sein des réseaux d'assainissement. Ce travail a amélioré les connaissances sur le stockage des hydrocarbures et des métaux dans le réseau d'assainissement parisien. Il a été montré que la majorité des micropolluants (87-98 %) est stockée dans le dépôt grossier, une faible proportion dans la couche organique (2-13 %) et une part négligeable dans le biofilm (< 1 %). Ces informations nous ont permis de conclure sur la très faible contribution du biofilm à la pollution de temps de pluie. L'étude qualitative de la pollution a apporté des éléments sur l'origine des contaminations et sur la dynamique des dépôts en réseau. Ainsi, les signatures aliphatiques indiquent une pollution d'origine pétrolière dans le dépôt grossier (huiles et graisses automobiles) et une combinaison des apports biologiques (végétaux, résidus alimentaires) et pétroliers dans la couche organique. Les distributions aromatiques soulignent, quant à elles, l'importance de la contamination pyrolytique (trafic automobile, chauffage résidentiel, etc.) dans l'ensemble des dépôts. Enfin, l'étude des signatures a montré que la couche organique et le biofilm sont majoritairement constitués des matières en suspension transitant dans les collecteurs et que leurs temps de résidence dans le réseau d'assainissement sont inférieurs à celui du dépôt grossier. De plus, il a été montré que les teneurs en métaux fluctuent sur l'ensemble du réseau et qu'il n'existe pas de signatures métalliques typiques du dépôt de réseau. Une variabilité spatiale des teneurs fut également observée pour les hydrocarbures mais, contrairement aux métaux, il existe une pollution de fond en HAP qualitativement homogène sur l'ensemble du réseau d'assainissement. Cette distribution, caractérisée par la prédominance de phénanthrène, fluoranthène et pyrène témoigne de l'impact des sources pyrolytiques. La seconde partie de ce doctorat a été consacrée à la caractérisation des 3 voies d'introduction de polluants dans le réseau d'assainissement (VIRA) : les ruissellements de toitures, de chaussées et les apports directs (effluents domestiques, de restauration, etc.). La comparaison de la pollution véhiculée par les eaux de toitures avec celle des retombées atmosphériques a montré que les hydrocarbures proviennent exclusivement du compartiment atmosphérique alors que certains métaux lourds (Cu, Pb, Ti et Zn) sont largement émis par les toitures (couvertures et accessoires). La seconde VIRA considérée est le ruissellement de chaussées qui comprend le ruissellement de temps de pluie et le lavage de la voirie. La caractérisation des sédiments extraits de stations de relevage, situées le long d'axes routiers majeurs, a permis d'estimer les niveaux de contamination des ruissellements de chaussées à 80 et 24 µg.g-1, pour les hydrocarbures aliphatiques et aromatiques, et à 27800, 1630, 770, 790 et 2,7 µg.g-1 respectivement pour le Fe, Zn, Pb, Cu et Cd. Notre étude des eaux de lavage a, quant à elle, souligné l'importance des quantités de micropolluants générées par le lavage quotidien de la voirie. Le bilan massique, réalisé à l'échelle du bassin versant du Marais (Paris, 4ème arrondissement), a permis de constater que, pour la plupart des micropolluants, la contribution des eaux de lavage à la pollution du réseau est supérieure à celle des eaux de toitures. Enfin, la pollution en hydrocarbures associée aux effluents domestiques, de restauration et de garages a été étudiée. A l'échelle du bassin versant du Marais, les flux d'hydrocarbures aliphatiques résolus et non résolus apportés par ces effluents, respectivement estimés à 840 et 1230 g.j-1, sont largement supérieurs à ceux apportés par les ruissellements de toitures et les eaux de lavage de la voirie et soulignent donc la contribution majeure de ces effluents à la pollution aliphatique du réseau d'assainissement.

Thèse doctorat : Sciences et Techniques du Déchet : Villeurbanne, INSA : 2004. / Titre provenant de l'écran-titre. Bibliogr. p. 159-165.

Reproduction de : Thèse de doctorat : Chimie-Physique : Metz : 2004. / Titre provenant de l'écran-titre. Notes bibliographiques.