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Thesis (Ph. D.)--Rutgers University, 2010. / "Graduate Program in Chemistry." Includes bibliographical references.

Part I: Compounds of the type benzo(group VI)azole (I) were treated with diborane using standard vacuum line techniques. The group VI elements were oxygen. sulfur. and selenium. Initially. an insoluble borane adduct formed which spontaneously reduced and replaced carbon in the hetero-ring by boron via an unstable intermediate either (II) or (III). For example. benzoxazole reacted to produce 2-H-3-methyl-l.3.2- benzoxazaborole (IV). The 2-H-3-alkyl-l,3.2-benzo(group VI)azaboroles (V) were easily purified. produced in high yield, and upon methanolysis yielded N-alkyl-2-(group VI)anilines (VI). These boroles were characterized by IR, H-l and B-ll NMR spectra, and mass spectroscopy. Part II: Kinetics of the polymerization of imidazole-borane in the presence of diborane was followed by monitoring hydrogen production at 30°C. Pseudo first-order kinetics was observed at all ratios of diborane to irnidazole-borane, and the observed rate constant increased linearly with excess diborane. A mechanism is proposed in which the diborane acts as a catalyst. Half the hydrogen molecule comes from the diborane, while the other half comes from the nitrogen-bonded hydrogen on imidazole-borane. Hydrogen is formed when diborane reacts with imidazole-borane in a slow step. followed by fast coupling with another imidazole-borane and regeneration of diborane. The structure of the polymer is shown below (VII). and the average size of the polyme1 was 32-38 units.

Ces travaux de thèse portent sur l’élaboration et l’étude des propriétés thermomécaniques de polymères dynamiques incorporant des dérivés borés. Tout en appliquant ce concept sur une variété d’architectures macromoléculaires : copolymères fonctionnels, briques di- et tri-fonctionelles, deux réactivités distinctes du bore ont été étudiées et exploitées. Une large gamme de méthodes de caractérisation a été utilisée pour mener à bien ce projet : spectroscopies FTIR et RMN sous différents stimuli, ainsi que de nombreuses analyses thermiques et mécaniques. Dans un premier temps, nous avons considéré la formation de paires de Lewis frustrées entre des acides de Lewis (organoboranes) et des bases de Lewis (amines et phosphines) stériquement encombrés, cette interaction pouvant être fortement modulée par la participation d’un troisième composé tels que des molécules de gaz. Ainsi, nous avons été capables de former des réseaux dynamiques réticulables de façon réversible avec le dioxyde de carbone. Dans un second temps, nous avons mis en évidence une nouvelle réactivité dans les esters boroniques cycliques impliquant une ouverture de cycle à haute température, assistée par la présence de nucléophiles. Cette réaction a été mise à profit pour former des polymères réticulés dynamiquement, pouvant atteindre des températures de transition vitreuse jusqu’à 220°C et dé-réticulables par dilution avec un bon solvant du polymère (apolaire). Cette réactivité a été appliquée à une variété de polymères accessibles par copolymérisation radicalaire (styrène, éthylène, acétate de vinyle, acrylate de butyle) ou par post-fonctionnalisation de polymères commerciaux (polybutadiène) / This thesis focuses on the development and study of thermomechanical properties of dynamic polymers incorporating borylated derivatives. While applying this concept to a variety of macromolecular architectures: functional copolymers, di- and tri-functional bricks, two distinct reactivities of boron have been explored. A wide range of characterization methods has been used to carry out this project: FTIR and NMR spectroscopies under numerous stimuli, as well as many thermal and mechanical analyses. In a first step, we considered the formation of Frustrated Lewis Pairs between Lewis acids (organoboranes) and Lewis bases (amines and phosphines) sterically hindered, as this interaction can be strongly modulated by the participation of a third compound such as gas molecules. Thus, we have been able to form dynamic networks reversibly crosslinkable with carbon dioxide. In a second step, we demonstrated a new reactivity in cyclic boronic esters involving a ring-opening at high temperature, assisted by the presence of nucleophiles. This reaction has been used to form dynamically crosslinked polymers, which can reach glass transition temperatures up to 220°C and de-crosslinkable by dilution in a good (apolar) polymer solvent. This reactivity has been applied to a variety of polymers accessible by radical copolymerization (styrene, ethylene, vinyl acetate, butyl acrylate) or by post-functionalization of commercial polymers (polybutadiene)