Synthèse d'une famille de moteurs moléculaires rotatifs

Synthesis of a family of rotary molecular motors

• Auteur / Autrice : Guillaume Vives
• Direction : Gwénaël Rapenne, Jean-Pierre Launay
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Chimie moléculaire
• Date : Soutenance en 2007
• Etablissement(s) : Toulouse 3

Mots clés

Mots clés contrôlés

Ligands

Cyclisation (chimie)

Cellules -- Motilité

Platine

Synthèse (chimie)

Complexes métalliques

Ruthénium -- Composés

Mots clés libres

Moteur moléculaire

Scorpionate

Couplages croisés

Bicyclo[2,2,2]octane

Platine

Ruthénium

Résumé

Une famille de moteurs moléculaires rotatifs a été synthétisée en vue de leur étude au niveau de la molécule unique par microscopie en champ proche. Le moteur est basé sur un complexe de ruthénium de géométrie en tabouret de piano avec deux ligands constituant un rotor et un stator. Le stator est un ligand tripodal hydrotris(indazolyl)borate fonctionnalisé pour s'accrocher à la surface d'étude. Le rotor est un ligand cyclopentadiényle (Cp) connecté à cinq groupements électroactifs ferrocényles via des espaceurs rigides et linéaires. Le moteur sera déposé entre deux électrodes d'une nanojonction afin de contrôler la rotation par le passage d'un courant. Deux ligands hydrotris(indazolyl)borate fonctionnalisés par des groupements ester ou thio-éther ont été synthétisés afin de permettre un accrochage du moteur respectivement sur des surfaces d'oxydes ou métalliques. Ces ligands ont été incorporés à une première génération de moteurs où les ferrocényles sont connectés par un lien conjugué au Cp central. L'utilisation de fragment isolant trans-platine ou biyclo[2,2,2]octane entre les groupements électroactifs a été étudiée afin de minimiser les transferts d'électrons intramoléculaires. Une étude expérimentale et une étude théorique a montré la diminution du paramètre de couplage électronique, par rapport à un lien conjugué d'un facteur trois avec un fragment trans-platine et d'un ordre de grandeur avec un bicyclo[2,2,2]octane. Ces espaceurs isolants ont ainsi été introduits dans les bras du rotor pour conduire à des moteurs moléculaires totalement fonctionnels. Afin de mettre en évidence la rotation, des moteurs ayant un rotor dissymétrique ont été également été synthétisés.

A family of electrically fuelled rotary molecular motors has been synthesised to be studied by near field microscopy at the level of a single molecule. The motor is based on a ruthenium complex with a piano stool geometry bearing two different ligands that act as a rotor and a stator. The stator is a tripodal hydrotris(indazolyl)borate ligand functionalized to interact strongly with the surface. The rotor is a cyclopentadienyl (Cp) ligand connected to five electroactive groups (ferrocene) by linear and rigid arms. The motor will be deposited between two electrodes of a nanojonction to control the rotation by a flow of current. Two hydrotris(indazolyl)borate ligands functionalised with ester or thio-ether groups have been synthesised to anchor the motor respectively to an oxide or to a metallic surface. These ligands have been incorporated into a first generation of motors where the ferrocenes are connected by a conjugated linker to the central Cp. . .