Les phosphines sulfonées sont les ligands hydrosolubles les plus utilisés en catalyse organométallique aqueuse. La méthode la plus courante d’introduction des groupements sulfonate sur une arylphosphine consiste en la réaction de celle-ci avec l’oléum sulfurique. Dans ce contexte, la première partie de cette thèse a été consacrée à la synthèse de nouvelles triarylphosphines sulfonées encombrées possédant des groupements naphtyle. Plus précisément, les phosphines sulfonées synthétisées ont été du type [(1 ou 2-naphtyl)x(phényl)3-x]phosphine (x = 1, 2, 3) avec en moyenne, deux groupes sodium sulfonate par molécule. Dans la seconde partie de cette thèse, le développement d’une nouvelle voie d’accès à des phosphines du type R-diphénylphosphines disulfonées, où R est un groupement sensible aux conditions drastiques de sulfonation a été mis en œuvre. Ce protocole met en jeu deux étapes : la première étape implique l’alkylation de la benzyldiphénylphosphine trisulfonée (BDPPTS) ou du 1,2-bis(diphénylphosphino)éthane tétrasulfoné (DPPETS) par un dérivé halogéné (RX) apportant le groupement R sensible. La seconde étape consiste en le clivage réducteur par l’aluminohydrure de lithium (LiAlH4) des sels de phosphonium ou de bis-phosphonium ainsi obtenus et conduit à la R-diphénylphosphine disulfonée. Les phosphines qui ont été synthétisées par cette méthode sont les n-octyl-, n-dodécyl-, n-hexadécyl-, phénéthyl- et but-3-ényl-diphénylphosphines disulfonées. Les phosphines sulfonées synthétisées dans le cadre de cette thèse ont été valorisées en tant que ligands dans la réaction d’hydroformylation du déc-1-ène catalysée au rhodium et assistée ou non par des cyclodextrines. / Sulfonated arylphosphanes are the most applied water-soluble ligands in aqueous organometalliccatalysis. Sodium sulfonate groups are commonly introduced on an arylphosphane by using sulfuric oleum(SO3/H2SO4) followed by neutralization with aqueous sodium hydroxide. In this context, the first part of thiswork was focused on the synthesis of new bulky sulfonated triarylphosphanes with naphtyl groups. Moreprecisely, sulfonated [(1 or 2-naphtyl)x(phenyl)3-x]phosphane (x = 1, 2, 3) with an average sulfonation degreearound two have been prepared. In the second part, a new and convenient synthesis pathway to disulfonatedR-diphenylphosphanes with R an oleum-sensitive group was developed. This route involves two steps: thefirst step is the alkylation of trisulfonated benzyldiphenylphosphane (BDPPTS) or tetrasulfonated 1,2-bis(diphenylphosphanyl)ethane (DPPETS) with an halide compound (RX) bearing the sensitive group R. Inthe second step, the synthetized trisulfonated phosphonium or tetrasulfonated bis-phosphonium salt aresubsequently cleaved by lithium aluminium hydride (LiAlH4) to give the corresponding disulfonated Rdiphenylphosphanes.The phosphanes obtained by this new methodology are the disulfonated n-octyl-, ndodecyl-,n-hexadecyl-, phenethyl-, and but-3-enyl-diphenylphosphanes. Most of the synthetized phosphanesin this work have then been tested as ligand in the rhodium catalyzed dec-1-ene hydroformylation assisted ornot by cyclodextrins.

Les piles à combustible sont une technologie en pleine expansion dans le domaine du transport automobile.Les membranes polymères les plus utilisées actuellement dans ces systèmes sont celles à base de Nafion.Leur principal point faible se trouve dans leurs performances limitées au-delà de 80°C, où la membranedevient défaillante et l'eau ne peut plus assurer la conduction protonique. Le projet EUBECELL se proposede résoudre ce problème en mettant au point un système de pile à combustible fonctionnant à l'éthanol et àplus de 120°C. Cette thèse s'inscrit dans ce projet et se concentre sur l'élaboration de nouvelles membranespolymères conductrices de protons. Deux voies sont envisagées : l'amélioration des propriétés du Nafion àhaute température et le remplacement du Nafion par un polymère haute performance auquel on donne uneconductivité.L'amélioration du Nafion se fait par l'ajout de conducteurs liquides ioniques protiques (CLIPs), produitsayant donc une conductivité protonique venant s'ajouter à celle du Nafion. Un premier CLIP est synthétisé,caractérisé puis ajouté au Nafion et les performances des membranes obtenues mesurées. Les résultatsencourageants obtenus incitent à synthétiser d'autres CLIPs à partir de la même amine et en variant le contreion.D'autres mélanges Nafion-CLIPs sont ainsi synthétisés et caractérisés.Les polymères hautes performances étudiés ici pour remplacer le Nafion sont dans un premier temps despolysulfones sulfonées. Les polysulfones étant des polymères qui résistent aux températures élevées et lasulfonation leur donnant une conductivité. Pour conserver de meilleures propriétés après sulfonation, nousprocédons à une extrusion du film polymère suivi d'une sulfonation. Nous mettons donc au point unprotocole de sulfonation hétérogène. Les membranes obtenues sont ensuite caractérisées et leursperformances mesurées. Dans un deuxième temps nous travaillons sur des membranes macroporeuses, àforte tenue mécanique, que nous remplissons avec les CLIPs utilisés auparavant. Les membranes sont alorsaussi caractérisées et leurs performances mesurées. / Fuel cells are an ever-expanding technology in the field of automotive transport. The polymer membranesthat are currently the most widely used are Nafion-based membranes. Their weakest point is their drastic lossof performances beyond the threshold of 80°C, where the membranes fails and water cannot ensure protonconduction anymore. The EUBECELLproject sets to achieve making a fuel cell system functioning above120°C and using ethanol as a fuel. This thesis is part of the project and focus on elaborating new protonconductingpolymer membranes. Two main ways are explored: improving the performances of Nafion athigh temperature and replacing Nafion with conductivity-added high-performance polymers.Improving Nafion's performances is achieved by adding proton conducting ionic liquids (PCILs), productsthat have a proton conductivity that adds to Nafion's own. A first PCIL is synthesized, characterized and thenadded to Nafion, the resulting membranes' performances then measured. The encouraging results that weobtain makes us synthesize more PCILs, from the same amine than the first, varying the counter-ion. OtherNafion-PCIL mixes are made and then characterized.The high-performance polymer investigated for replacing Nafion are, first, sulfonated polysulfones.Polysulfones are high-temperature resistant polymers and sulfonation gives them conductivity. To keep betterproperties after the sulfonation, we proceed to extrude the films before sulfonating them. We elaborate anheterogeneous sulfonation protocol for them. The resulting membranes are then characterized and theirperformances measured. Second, we work on macroporous membranes, with high mechanical strength,which we fill with the PCILs that we previously used. The membranes are then also characterized and theirperformances measured.

La synthèse et la caractérisation de nouvelles membranes à conduction protonique, pour pile à combustible à membrane échangeuse de proton, ont été réalisées. Une étude sur des molécules modèles a permis de mieux appréhender la stabilité thermique et électrochimique du polyéthersulfone sulfoné (S-PES). Des membranes à base de polyéthersulfone sulfoné greffés à l'octylamine (S-PESOS) et des membranes mixtes à base de S-PESOS et S-PES ont été caractérisées d'un point de vue physicochimique et électrochimique. L'effet de la réticulation chimique sur les propriétés des membranes a été évalué. Les membranes réticulées présentent des bonnes propriétés mécaniques, des conductivités ioniques et une stabilité chimique suffisantes pour être utilisées dans les piles à combustible à membrane échangeuse de proton. L'étude des propriétés de transport dans ces électrolytes acides a été approfondie en corrélant des mesures thermiques avec des mesures électrochimiques, thermodynamiques et les performances en pile. Mots clés: pile à combustible à membrane échangeuse de proton, conductivité ionique, taux de sulfonation, polyéthersulfone.

Submitted by Claudinei Pracidelli (cpracide@ipen.br) on 2015-06-11T18:00:50Z No. of bitstreams: 0 / Made available in DSpace on 2015-06-11T18:00:50Z (GMT). No. of bitstreams: 0 / Tese (Doutorado em Tecnologia Nuclear) / IPEN/T / Instituto de Pesquisas Energeticas e Nucleares - IPEN-CNEN/SP

Submitted by Claudinei Pracidelli (cpracide@ipen.br) on 2015-06-11T18:00:50Z No. of bitstreams: 0 / Made available in DSpace on 2015-06-11T18:00:50Z (GMT). No. of bitstreams: 0 / Os polímeros fluorados são conhecidos por suas ótimas propriedades mecânicas, pela alta estabilidade térmica e pela resistência a ambientes químicos agressivos, e por causa destas propriedades são muito utilizados em indústrias automobilística, petroquímica, de manufatura, dentre outras. Para aprimorar as propriedades térmicas e de barreira a gases da matriz polimérica, é muito utilizado a incorporação de nanopartículas nesta matriz, pois após a incorporação o nanocompósito permanece com suas próprias características e adquire novas propriedades devido a presença da nanopartícula. Devido as características dos fluoropolímeros, sua modificação estrutural e morfológica é muito difícil de ser obtida por técnicas tradicionais e para transpor essa dificuldade a radiação ionizante é uma técnica muito utilizada e eficaz para a alteração estrutural de polímeros fluorados. Neste trabalho foram desenvolvidos nanocompósitos poliméricos à base de fluoroelastômero (FKM) incorporado com quatro diferentes nanopartículas: argila Cloisite 15A, POSS 1159, POSS 1160 e POSS 1163. Após obtenção dos filmes de nanocompósitos foi realizado o processo de enxertia de estireno induzida por radiação ionizante, seguida de sulfonação para obtenção de membrana trocadora de íons. O efeito da incorporação de nanopartículas e da radiação ionizante nos filmes desenvolvidos foram caracterizados por difração de raios X, análise térmica, análise mecânica, microcospia eletrônica de varredura e intumescimento; enquanto que as membranas obtidas foram avaliadas quanto ao grau de enxertia, capacidade de troca iônica e intumescimento. Após a caracterização os filmes, foi verificado que a reticulação foi o efeito predominante nos nanocompósitos irradiados antes da vulcanização, enquanto que a degradação foi o efeito predominante nos nanocompósitos irradiados após a vulcanização. / Tese (Doutorado em Tecnologia Nuclear) / IPEN/T / Instituto de Pesquisas Energeticas e Nucleares - IPEN-CNEN/SP

Made available in DSpace on 2016-03-15T19:36:35Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Thais dos Santos Souza.pdf: 11169057 bytes, checksum: 6c199918f7217137c24070f2ea4f8e6e (MD5) Previous issue date: 2012-02-13 / Universidade Presbiteriana Mackenzie / The suitable superplasticizers admixtures usage has become fundamental in the cementitious systems production (like concretes and mortars), because they interact with cement particles surfaces, causing their dispersion and deflocculation without the excessive water addition. The hardened material with a smaller water quantity acquires better positive, like higher compressive strength, lower permeability and extended durability. The major dispersants admixtures are negative charged polymers (polyelectrolytes) that are capable to adsorb on the cement particles and cause their electrostatic dispersion. Given the current environmental and economic interest in reuse of discarded materials, the purpose of this study was to assess the viability of use and application of modified post-consumer expanded polystyrene (EPS) as an admixture to cementitious systems becoming it a higher added value material. The modification of the EPS was performed by sulfonation and the interfering variables in the reaction were evaluated. The performance of the stabilized polyelectrolyte already formed (sodium polystyrene sulfonate NaPSS) as dispersant was verified in cement paste and mortar. The study showed that modification of post-consumer EPS by sulfonation reaction was carried out efficiently regarding to the production of a polyelectrolyte with a maximum degree of modification, within the conditions studied, and which variables most influence the reaction. Moreover, the product with a maximum degree of modification (most likely to interact with the cement) was not effective as a dispersant for cementitious systems, causing a decrease in the mechanical strength and plasticity evaluated. / O uso de aditivos plastificantes adequados tornou-se fundamental na produção de sistemas cimentícios (como por exemplo, concretos e argamassas), pois interagem com a superfície das partículas de cimento, provocando a dispersão e defloculação das mesmas, sem adição excessiva de água. O material endurecido adquire assim melhores propriedades, como maior resistência, menor permeabilidade e maior durabilidade. Grande parte dos aditivos dispersantes são polímeros dotados de cargas negativas (polieletrólitos), capazes de adsorver nas partículas de cimento e provocar sua dispersão eletrostática. Diante do atual interesse ambiental e econômico de reutilização dos materiais descartados, o propósito deste trabalho foi verificar a viabilidade do uso e aplicação do EPS pós-consumo modificado como aditivo plastificante de sistemas cimentícios, tornando-o um material de maior valor agregado. A modificação do EPS foi realizada via sulfonação, e as variáveis interferentes na reação foram avaliadas. O polieletrólito formado já estabilizado (poliestireno sulfonado de sódio PSSNa), teve seu desempenho como dispersante verificado em pasta de cimento e argamassa. O estudo mostrou que a modificação do EPS pós-consumo a partir da reação de sulfonação realizada foi eficiente com relação à produção de um polieletrólito com máximo grau de modificação, dentro das condições estudadas, e quais as variáveis que mais influenciam na reação. Por outro lado, o produto com máximo grau de modificação (mais passível de interação com o cimento) não se mostrou eficiente como dispersante de sistemas cimentícios, causando a diminuição da plasticidade e das resistências mecânicas avaliadas.

DMagister Scientiae - MSc / The proton exchange membrane is one key component of direct methanol fuel cells, which has double functions of conducting protons, separating fuels and oxidant. At present, the performance and price of sulfonic acid proton exchange membrane used in direct methanol fuel cells are deeply concerned. In order to reduce membrane 's cost and improve performance of Nafion membrane, three different kinds of membranes have been studied in this thesis. These membranes are SPEEK membranes, SPEEK/ZP composite membranes and Nafion/ZP composite membranes. / South Africa

Poly(vinyl alcohol) (PVA)-based membranes have gathered significant interest because of their film forming ability and low cost. These films are usually crosslinked to provide a macromolecular network with high dimensional stability. PVA can be modified by introduction of sulfonic acid groups (sPVA) contributing to increase its proton conductivity. In addition, the preparation of hybrid organic-inorganic composite membranes by the addition of graphene oxide (GO) as nano-filler not only reinforces the matrix but also decreases the permeability of solvents. All this has motivated the use of these materials for the preparation of proton exchange membranes (PEMs) for direct methanol fuel cell (DMFC) applications. Contribution I presents the chemical schemes followed for the bi-sulfonation of the PVA, the synthesis of GO and the preparation of PVA/GO and sPVA/GO composite membranes. In addition, a structural, morphological, thermal, and mechanical characterization of the starting materials and the composite membranes were performed. Finally, in order to evaluate the suitability of the prepared PEMs in fuel cells, the prot cond. was evaluated at room temperature. The results showed that the addition of GO (1 wt.%) into the sPVA matrix, 30sPVA/GO membrane, enhance by 89% the prot cond. compared to its homologue membrane, 30sPVA, free-standing of GO. In Contribution II, the proton conductive properties of the previously prepared membranes were investigated as a function of the structural (bi-sulfonation) and morphological (crosslinking and addition of GO) modifications. The bi-sulfonated membrane reinforced with GO, 30sPVA/GO, stands out over the rest. The addition of GO improves considerably its prot cond. (20.96 mS/cm at 90 °C) and its maximum power density (Pmax) in the H2-O2 fuel cell test (13.9 mW/cm2 at 25 ºC). In Contribution III was studied the effect of a new variable, the sufonation of the GO (sGO), on the functional properties of the composites PVA/sGO and sPVA/sGO for DMFC applications. In addition, the results were compared to that obtained for the previously described PVA/GO and sPVA/GO composites. The results conclude that, contrary to expectations, the multiple sulfonation of the 30sPVA/sGO composite strongly reduces the prot cond. (5.22 mS/cm at 50 °C) compared to its homologue 30sPVA/GO (8.42 mS/cm at 50 °C), despite its higher values of ion exchange capacity (IEC). Finally, the 30PVA/sGO composite (1.85 mW/cm2) shows a significant improvement of the DMFC performance (50 °C, 4M methanol solution) compared to the 30sPVA/GO composite (1.00 mW/cm2). The Layer-by-Layer (LbL) assembly method was used in Contribution IV for the preparation of composite membranes assembled via hydrogen bonding interactions. To do this, GO/PVA and GO/sPVA bilayers were deposited on the surface of 15PVA and 15sPVA substrate membranes, respectively. The composites were denoted as 15PVA(GO/PVA)n and 15sPVA(GO/sPVA)n where n is the number of deposited bilayers, in our case n ranges between 1 and 3. Finally, the potential of the composite membranes for DMFC applications were evaluated, showing the best performance the 15sPVA(GO/sPVA)1 composite. Finally, the Contribution V was focused on the preparation of composite membranes by LbL Assembly method, but in this case the assembly forces were electrostatic interactions. The GO was dispersed in a poly(allyl amine hydrochloride) solution (GO-PAH) in order to obtain a positively charged solution. The composites were assembled by alternate deposition of GO-PAH and sPVA layers on the surface of 15PVA and 15sPVA substrates, obtaining as a result the composites 15PVA(GO-PAH/sPVA)n and 15sPVA(GO-PAH/sPVA)n. The best value of prot cond. (8.26 mS/cm at 90 °C) was obtained for the 15PVA(GO-PAH/sPVA)1 composite, almost twice that the value obtained for its homologue sulfonated composite 15sPVA(GO-PAH/sPVA)1 (4.96 mS/cm a 90 °C). / Membranas constituidas básicamente por alcohol polivinílico (PVA) han despertado un gran interés debido a su bajo coste y su fácil procesado para conformarlas en forma de films. Estos films frecuentemente son sometidos a entrecruzamiento para disponer de una red macromolecular con una elevada estabilidad dimensional. La modificación del PVA por introducción de grupos sulfónicos (sPVA) cambia la estructura del polímero contribuyendo a aumentar su conductividad protónica. Además, la preparación de membranas híbridas orgánico-inorgánicas (composites) mediante la adición de óxido de grafeno (GO) refuerza la matriz, a la vez que disminuye su permeabilidad frente a disolventes. Todo ello ha motivado el uso de estos materiales para la preparación de membranas de intercambio protónico (PEMs) empleadas en pilas de combustible de metanol (DMFCs). En la Contribución I se presentan los esquemas químicos conducentes a la bi-sulfonación del PVA, la síntesis del GO y la preparación de las membranas composite PVA/GO y sPVA/GO. Además, se realizó la caracterización estructural, morfológica, térmica y mecánica de cada uno de los materiales de partida y de los composite. Finalmente, con el fin de evaluar su idoneidad como PEMs en pilas de combustible, se evaluó su cond. prot a temperatura ambiente. Los resultados obtenidos mostraron que la adición de GO (1 wt.%) como nano-carga a la matriz de sPVA genera un composite, 30sPVA/GO, cuya cond. prot supera en un 89 % a la de su membrana homóloga sin carga, 30sPVA. La Contribución II trata de explorar las propiedades conductoras de las membranas preparadas previamente en función de la modificación estructural (bi-sulfonación) y la morfológica (reticulación y adición de GO). La membrana bi-sulfonada y reforzada con GO, 30sPVA/GO, destaca sobre el resto. La adición de GO mejora considerablemente tanto la cond. prot (20.96 mS/cm a 90 ºC) como la densidad de potencia máxima (Pmax) en pila de combustible de hidrógeno (13.9 mW/cm2 a temperatura ambiente). En la Contribución III se estudió el efecto de una nueva variable, la sulfonación del GO (sGO), sobre las propiedades funcionales de los composites PVA/sGO y sPVA/sGO en aplicaciones de DMFC. Además, se llevó a cabo un estudio comparativo con los composite PVA/GO y sPVA/GO previamente descritos. Los resultados concluyeron que, en contra a lo esperado, la múltiple sulfonación de la membrana 30sPVA/sGO reduce fuertemente su cond. prot (5.22 mS/cm a 50 ºC) en comparación con su homóloga 30sPVA/GO (8.42 mS/cm a 50 ºC), aun mostrando valores superiores de IEC. Finalmente, el rendimiento de la composite 30PVA/sGO (1.85 mW/cm2) en una DMFC (50 ºC, disolución de metanol 4M) mostró una mejora significativa en comparación con la composite 30sPVA/GO (1.00 mW/cm2). El método de LbL assembly se empleó en la Contribución IV para la preparación de composites ensamblados mediante enlaces por puente de hidrógeno. Para ello, se llevó a cabo la deposición de bicapas de GO/PVA y GO/sPVA sobre los substratos 15PVA y 15sPVA, respectivamente. Los composites se codificaron como 15PVA(GO/PVA)n y 15sPVA(GO/sPVA)n siendo n el número de bicapas depositadas, en nuestro caso n varía entre 1 y 3. Por último, se evaluó su potencial para aplicaciones en DMFC, presentando el mejor comportamiento el composite 15sPVA(GO/sPVA)1. Finalmente, la Contribución V va dedicada a la fabricación de composites mediante el método de LbL Assembly, pero en este caso a través de interacciones electrostáticas. El GO se dispersó en una disolución de hidrocloruro de polialilamina (GO-PAH), con el fin de dotarlo de carga positiva. El ensamblaje se realizó por deposición alterna de capas de GO-PAH y sPVA, obteniéndose los composites 15PVA(GO-PAH/sPVA)n y 15sPVA(GO-PAH/sPVA)n. El mejor valor de cond. prot (8.26 mS/cm a 90 ºC) se obtuvo para el composite 15PVA(GO-PAH/sPVA)1, siendo casi el doble que el obtenido para su homólogo s / Membranes constituïdes a base PVA han despertat un gran interès a causa del seu baix cost i el seu fàcil processament per conformar-les en forma de films. Aquests films freqüentment són sotmesos a entrecreuament per disposar d'una xarxa macromolecular amb una elevada estabilitat dimensional. La modificació del PVA per introducció de grups sulfònics (sPVA) canvia l'estructura del polímer contribuint a augmentar la seua conductivitat protònica. A més, la preparació de membranes híbrides orgànic-inorgànics (composites) mitjançant addició d'òxid de grafè (GO) reforça la matriu, alhora que disminueix la seua permeabilitat enfront de dissolvents. Tot això ha motivat l'ús d'aquestos materials per a la preparació de membranes d'intercanvi protònic (PEMs) emprades en piles de combustible de metanol (DMFCs). En la Contribució I es presenten els esquemes químics conduents a la bi-sulfonació del PVA, la síntesi del GO i la preparació de les membranes composite PVA/GO i sPVA/GO. A més, es va realitzar la caracterització estructural, morfològica, tèrmica i mecànica de cada un dels materials de partida i de les membranes composite. Finalment, per tal d'avaluar la seua idoneïtat com a PEMs en piles de combustible, es va mesurar la seua cond. prot a temperatura ambient. Els resultats obtinguts van mostrar que l¿addició de GO (1 wt.%) com a nano-càrrega en la matriu de sPVA genera un composite, 30sPVA/GO, amb una cond. prot que supera en un 89% a la de la seua membrana homòloga sense càrrega, 30sPVA. La Contribució II tracta d'explorar les propietats conductores de les membranes composite preparades prèviament en funció de la modificació estructural (bi-sulfonació) i morfològica (reticulació i addició de GO). La membrana bi-sulfonada i reforçada amb GO, 30sPVA/GO, destaca sobre la resta. L'addició de GO millora considerablement tant la cond. prot (20.96 mS/cm a 90 ºC) com la densitat de potència màxima (Pmax) a la pila de combustible d'hidrogen (13.9 mW/cm2 a temperatura ambient). En la Contribució III es va estudiar l'efecte d'una nova variable, la sulfonació del GO (sGO), sobre les propietats funcionals dels composites PVA/sGO i sPVA/sGO per aplicacions en DMFC. A més, es va dur a terme un estudi comparatiu amb els composites PVA/GO i sPVA/GO prèviament descrits. Els resultats van concloure que en contra del que s'esperava, la múltiple sulfonació de la membrana 30sPVA/sGO redueix fortament la seua cond. prot (5.22 mS/cm a 50 ºC) en comparació amb la seua homòloga 30sPVA/GO (8.42 mS/cm a 50 ºC), tot i que mostra valors superiors de IEC. Finalment, el rendiment de la membrana 30PVA/sGO (1.85 mW/cm2) en una DMFC (50 ºC, dissolució de metanol 4M) va mostrar una millora significativa en comparació amb la membrana 30sPVA/GO (1.00 mW/cm2). El mètode de LBL assembly es va emprar en la Contribució IV per a la preparació de composites acoblats mitjançant enllaços per pont d'hidrogen. Amb aquest fi, es va dur a terme la deposició de bicapes de GO/PVA i GO/sPVA sobre els substrats 15PVA i 15sPVA, respectivament. Els composites es van codificar com a 15PVA(GO/PVA)n i 15sPVA(GO/sPVA)n on n és el nombre de bicapes dipositades, en el nostre cas n varia entre 1 i 3. Finalment, es va avaluar el seu potencial per a aplicacions en DMFC, presentant el millor comportament el composite 15sPVA(GO/sPVA)1. Finalment, la Contribució V va dedicada a la fabricació de composites mitjançant el mètode de LBL Assembly, però en aquest cas acoblats a través d'interaccions electrostàtiques. El GO es va dispersar en una dissolució de hidroclorur de polialilamina (GO-PAH), per tal de dotar-lo de càrrega positiva. L'acoblament es va realitzar per deposició alterna de capes de GO-PAH i sPVA, obtenint-se els composites 15PVA(GO-PAH/sPVA)n i 15sPVA(GO-PAH/sPVA)n. El millor valor de cond. prot (8.26 mS/cm a 90 ºC) es va obtenir per al composite 15PVA(GO-PAH/sPVA)1, sent gairebé el doble que l'obtingut / Sánchez Ballester, SC. (2017). Synthesis and characterization of new polymer electrolytes to use in fuel cells fed with bio-alcohols [Tesis doctoral no publicada]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/86198 / TESIS

[ES] En la presente tesis doctoral se describen metodologías novedosas, simples y rápidas con luz visible para producir compuestos con nuevos enlaces C-heteroátomo como C-B, C-P y C-S que representan estructuras valiosas en la síntesis orgánica moderna. La luz visible se emplea como fuente de energía más suave y sostenible que la tradicional (energía térmica). Por otro lado, también se han empleado nanorreactores espaciales como las redes de gel viscoelástico mediante enfoques 'ascendentes' para mejorar diferentes procesos en comparación con la disolución, en términos de cinética, selectividad o procesabilidad. Por lo tanto, el Capítulo 3 describe un procedimiento novedoso, directo y rápido para producir tiofenos que contienen boro empleando luz visible en disolución anaeróbica sin el uso de ningún fotocatalizador externo. Este estudio se ha ampliado a la borilación de haluros de heteroareno comerciales en condiciones aeróbicas en un nanorreactor de gel fácil de usar (Capítulo 4). La red de gel proporciona un microambiente estabilizador adecuado para soportar una amplia gama de sustratos, incluidos los ésteres de boronato de furano, tiofeno, selenofeno y de pirrol. El Capítulo 5 se centra en una nueva estrategia para lograr una fosforilación aeróbica eficiente de heteroarenos de cinco miembros mediante catálisis fotorredox dicromática en un nanorreactor basado en gel. La metodología, que opera mediante un mecanismo de transferencia de electrones fotoinducida consecutiva (ConPET), se ha aplicado con éxito a la síntesis sencilla y limpia de varios fosfonatos de heteroareno diferentes (furano, tiofeno, selenofeno, pirrol, oxazol o tioxazol), extendiéndose a la etapa tardía de la fosforilación del anticoagulante rivaroxabán. Por último, el Capítulo 6 muestra una tiolación (formación enlaces C-S) simple y efectiva, libre de metales, de haluros de heteroareno comerciales usando luz visible. Los resultados experimentales son consistentes con una reacción basada en un complejo aceptor-donador de electrones (EDA) entre una alquilamina y el haluro de heteroareno. El mecanismo del proceso se ha demostrado mediante estudios espectroscópicos, mientras que la robustez se ha demostrado mediante experimentos a escala de gramo y derivatización de última etapa. / [CA] En la present tesi doctoral es descriuen metodologies noves, simples i ràpides amb llum visible per a produir compostos amb nous enllaços C-heteroàtom com C-B, C-P i C-S que representen estructures valuoses en la síntesi orgànica moderna. La llum visible s'utilitza com a font d'energia mes suau i sostenible que la tradicional (energia tèrmica). D'altra banda, també s'han emprat nanorreactors espacials com les xarxes de gel viscoelàstic mitjançant enfocaments 'ascendents' per a millorar diferents processos en comparació amb la dissolució, en termes de cinètica, selectivitat o procesabilitat. Per tant, el Capítol 3 descriu un procediment nou, directe i ràpid per a produir tiofens que contenen bor emprant llum visible en dissolució anaeròbica sense l'ús de cap fotocatalitzador extern. Aquest estudi s'ha ampliat a la borilació d'halurs d'heteroaré comercials en condicions aeròbiques en un nanorreactor de gel fàcil d'usar (Capítol 4). La xarxa de gel proporciona un microambient estabilitzador adequat per a suportar una àmplia gamma de substrats, inclosos els èsters de boronat de furan, tiofé, selenofé i de pirrol. El Capítol 5 se centra en una nova estratègia per a aconseguir una fosforilació aeròbica eficient de heteroarens de cinc membres mitjançant catàlisis fotorredox dicromàtica en un nanorreactor basat en gel. La metodologia, que opera mitjançant un mecanisme de transferència d'electrons fotoinducida consecutiva (ConPET), s'ha aplicat amb èxit a la síntesi senzilla i neta de diversos fosfonats d'heteroaré diferents (furan, tiofé, selenofé, pirrol, oxazol o tioxazol), estenent-se a l'etapa tardana de la fosforilació de l'anticoagulant rivaroxabán. Finalment, el Capítol 6 mostra una tiolació (formació d'enllaços C-S) simple i efectiva, lliure de metalls, d'halurs d'heteroaré comercials usant llum visible. Els resultats experimentals són consistents amb una reacció basada en un complex acceptor-donador d'electrons (EDA) entre una alquilamina i l'halur d'heteroaré. El mecanisme del procés s'ha demostrat mitjançant estudis espectroscòpics, mentre que la robustesa s'ha demostrat mitjançant experiments a escala de gram i derivatització d'última etapa. / [EN] This thesis doctoral describes novel, simple, and rapid methodologies using visible light to produce compounds with new C-heteroatom bonds such as C-B, C-P and C-S that represent valuable scaffolds in modern organic synthesis. The employment of visible light as energy source highlights the concepts of green and sustainable chemistry considering its mild, safe, and eco-friendly advantages. On the other hand, spatially nanoreactors such as viscoelastic gel networks by 'bottom-up' approaches to improve different processes in comparison to solution, in terms of kinetics, selectivity or processability have been also developed. Thus, Chapter 3 describes a novel, straightforward, and fast procedure to produce boron-containing thiophenes employing visible light in anaerobic solution. Interestingly, the process does not require the use of any external photocatalyst. This study has been extended to the borylation of commercially available heteroarene halides under aerobic conditions in an easy-to-use gel nanoreactor (Chapter 4). The gel network provides an adequate stabilizing microenvironment to support wide substrate scope, including furan, thiophene, selenophene, and pyrrole boronate esters. Chapter 5 focus on a new strategy to achieve efficient aerobic phosphorylation of five-membered heteraroenes using dichromatic photoredox catalysis in a gel-based nanoreactor. The methodology, which operates by a consecutive photoinduced electron transfer (ConPET) mechanism, has been successfully applied to the straightforward and clean synthesis of a number of different heteroarene (furan, thiophene, selenophene, pyrrole, oxazole, or thioxazole) phosphonates, extending to the late-stage phosphonylation of the anticoagulant rivaroxaban. Lastly, regarding the construction of new C-S bonds, Chapter 6 shows a simple and effective metal-free thiolation of commercial heteroarene halides using visible light. The experimental results are consistent with the reaction taking place from an electron donor-acceptor (EDA) complex between an alkylamine and the heteroarene halide. Mechanistic aspects of the whole process have been demonstrated by spectroscopic measurements whereas the strength of this novel method has been proven by gram-scale experiment and late-stage derivatization. / Herrera Luna, JC. (2022). Production of New Carbon-Heteroatom Bonds Induced by Visible Light [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/191051

1 Abstract This work aims at showing synthesis and potential use of water-soluble fluorescent probes based on BODIPY. The preparation of probes containing bioorthogonal mono- and heterobifunctional functional groups was demonstrated. Ground work was done at the optimisation of reliable, scalable and fast sulfonation of BODIPY in 2,6-positions. A protocol for handling sulfonated BODIPY has been established; especially for the exchange of counterions. In counterion se- lection, their relation to synthetic pathway and biocompatibility were taken into consideration. The second part of the work shows series of water-soluble fluorescent probes, into which can be easily introduced bioactive or bioorthogonal functional groups. This can be used for click chemistry in connection with turn off/on probes or fluorescent sensing of molecules or ions. All this can be done in aqueous solution without organic solvents, which is relevant for biochemical, analytical and imaging applications. Keywords BODIPY, bifunctional, water-soluble, fluorescent probe, solubilization, biocompa- tible probes, bioorthogonal reaction, BODIPY sulfonation