Synthèse de tensioactifs hautement fluorés monocéphales et gemini et étude de leurs propriétés physico-chimiques en milieu aqueux

Synthesis of highly fluorinated monohead and gemini surfactants and study of their physicochemical properties in aqueous medium

• Auteur / Autrice : Mamadou Oumar
• Direction : Samba Yandé Dieng, Frédéric Guittard
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Chimie moléculaire. Chimie organique
• Date : Soutenance en 2011
• Etablissement(s) : Nice
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences fondamentales et appliquées (Nice ; 2000-....)

Mots clés

Mots clés contrôlés

Vecteurs de médicaments

Micelles

Ammonium quaternaire

Fluor

Surfactants

Résumé

Dans ce travail, nous nous sommes intéressés à la synthèse et l’évaluation des propriétés physico-chimiques de tensioactifs hautement fluorés, capables de former en solution aqueuse des systèmes organisés (agrégats). Les intermédiaires réactionnels, 2-[F-alkyléthylthiol]-N,N-diméthyléthanamines synthétisés sont d’une importance majeure dans l’optique d’obtenir, en peu d’étapes, des tensioactifs dont les paramètres moléculaires sont aisément modulables. L’objectif de ce travail consiste d’abord en la synthèse de deux familles de tensioactifs de type ammoniums quaternaires : les bicaténaires monocéphales hybrides et les bicaténaires bicéphales (bisammoniums quaternaires) ainsi que l’évaluation de l’influence des paramètres structuraux (l’espaceur, la chaîne fluorée et la chaîne hydrocarbonée) sur les propriétés physico-chimiques de ces composés. Ensuite, nous avons testé leur capacité à former des agrégats en solution au-delà de la concentration d’agrégation critique (CAC) ou concentration micellaire critique (CMC) dans les cas où les agrégats formés sont des micelles. L’évaluation des propriétés tensioactives à l’interface air/eau de ces substances par la détermination de la tension de surface (γs), la concentration micellaire critique (CMC) et l’énergie de micellation (∆G°M) montre que ces molécules sont plus performantes que leurs homologues hydrocarbonés décrits dans la littérature et peuvent former des agrégats à des concentrations relativement faibles. L’étude de la taille de ces agrégats par la technique de diffusion de la lumière en mode dynamique « Dynamic Light Scattering » (DLS), montre la présence d’agrégats géants qui est confirmée par l’étude en microscopie électronique à balayage (MEB). Cette technique (MEB), nous a permis de montrer la présence de vésicules géantes qui peuvent jouer un rôle dans plusieurs domaines (médicaments, colorants, semi-conducteurs…) en particulier en pharmacologie comme transporteurs de médicaments.

In this work, we were interested in the synthesis and the evaluation of the physicochemical properties of highly fluorinated surfactants able to form molecular organized system in aqueous solution (aggregates). The intermediates, 2-[F-alkylethylthio]-N,N-dimethylethanamines synthesized are of major importance in the aim to obtain, in few steps, surfactants with easily changeable molecular parameters. The objective of this work was first to synthesize two families of quaternary ammonium type surfactants : bitail hybrid and Gemini (quaternary bisammoniums) surfactants as well as to evaluate the influence of the structural parameters (the spacer, the fluorinated chain and the hydrocarbon chain) on the physiochemical properties of these compounds. Then we have tested their capacity to form aggregates in solution beyond the critical aggregation concentration (CAC) or critical micellar concentration (CMC) if the formed aggregates are micelles. The evaluation of the surface-active properties to the air/water interface of these substances by the determination of the surface tension (γs), the crucial micellar concentration (CMC) and the energy of micellization (∆G°M) shows that these molecules are more efficient than their hydrocarbon counterparts described in the literature and that they can form aggregates at relatively weak concentrations. The study of the size of these aggregates by Dynamic Light Scattering (DLS), shows the presence of giant aggregates which is confirmed by the study in scanning electronic microscopy (SEM). This technique (SEM), allowed us to show the presence of giant aggregates which can play an important role in several fields (drug, dyes, semiconductors…) and in particular in pharmacology as drugs delivering systems.