Structures frustrees de polymeres et biopolymeres chiraux

Frustrated crystal structures of chiral polymers and biopolymers

• Auteur / Autrice : LAURENT CARTIER
• Direction : BERNARD LOTZ
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Sciences appliquées
• Date : Soutenance en 1997
• Etablissement(s) : Université Louis Pasteur (Strasbourg) (1971-2008)

Résumé

La resolution de la structure cristalline de la phase beta du polypropylene isotactique (un polymere achiral) a permis de mettre en evidence un nouveau schema d'empaquetage de polymere : structure frustree (lotz et al. , 1994). Les structures frustrees de polymeres sont observees lorsque trois helices ternaires isochirales (3#1 ou 3#2) sont inclusent dans une maille trigonale. Les deux chaines centrales maximisent leur energie d'interaction au detriment de la troisieme. La frustration est liee a l'orientation azimutale de deux des helices qui differe de la troisieme. Dans ce concept de structures frustrees de polymeres, deux modeles sont alors proposes selon l'importance de la rotation des deux helices centrales. Ce schema etant tres general, nous avons cherche a etablir son existence pour d'autres polymeres en ciblant en priorite les polymeres et biopolymeres chiraux. Les indices permettant d'etablir ou de soupconner l'existence de structures frustrees sont d'ordre structural et morphologique. Les mailles a base d'helices ternaires comportent trois chaines. Elles peuvent etre mises en evidence par des cliches de diffraction des electrons de monocristaux ou par des cliches de fibre caracteristiques. Dans certains cas, des cristaux triangulaires sont formes : cette morphologie est une signature de la frustration, car les faces de croissance opposees des plans (110) ou (100) ne sont pas equivalentes. Plusieurs structures cristallines de polymeres de synthese ou biologiques mal ou non encore resolues semblent correspondre au schema structural des structures frustrees : phase alpha du polystyrene syndiotactique, poly(tert-butyl thiirane), forme a de la poly(l-hydroxyproline), forme beta du poly(l-lactide), poly(2-vinylpyridine) isotactique, ainsi que sans doute que des derives de cellulose (triethylcellulose). Les schemas structuraux et les evidences experimentales en faveur de la frustration dans ces divers exemples seront presentes.