NMR methods applied to investigate physico-chemical properties of P- and T-type photochromic compounds

par Firealem Gebremichael Erko

Thèse de doctorat en Optique, Lasers, Physico-Chimie et Atmosphère

Sous la direction de Stéphanie Delbaere.

  • Titre traduit

    Application de la Spectroscopie de RMN pour l’étude des propriétés physico-chimiques de composés photochromiques de type P et T


  • Résumé

    L’objectif de cette thèse est d'appliquer la spectroscopie RMN pour étudier la structure et les propriétés photochromiques de diaryléthènes et de naphtopyranes. La polyvalence de la RMN propose une large gamme d'outils précieux et uniques qui ne sont pas possibles avec d'autres techniques spectroscopiques. Nous avons utilisé des expériences classiques de RMN 1D et 2D, la RMN à températures variable et des expériences DOSY lorsque cela était nécessaire pour analyser six dérivés diaryléthènes, deux dérivés naphtopyranes et un dérivé hybride diaryléthène-naphtopyrane. L’irradiation lumineuse permet obtenir la modification structurale responsable du comportement photochromique. Les principaux objectifs atteints dans ce travail sont les suivants: 1) la caractérisation structurale par RMN des réactifs et l'identification des photoproduits pour les composés photochromiques étudiés, 2) l'identification des conformations antiparallèle et parallèle pour deux des dérivés diaryléthènes et le calcul des paramètres d'activation de l'échange thermique entre la conformation parallèle et antiparallèle, 3) le calcul des constantes cinétiques de relaxation thermique pour les formes ouvertes des dérivés naphtopyranes, 4) le calcul des paramètres d'activation pour la relaxation thermique des formes ouvertes des dérivés naphtopyranes, 5) la détermination du rapport de complexation entre l’acide oxalique et un dérivé diarylethène substitué par une phénanthroline, en utilisant l’expérience DOSY.


  • Résumé

    The aim of this thesis is to apply NMR spectroscopy to study the structural and photochromic properties of some diarylethene and naphthopyran based photochromic compounds. The versatility of NMR offers a wide range of valuable and unique tools that are otherwise not possible with other spectroscopic techniques. We used classical 1D and 2D NMR experiments, VT-NMR and DOSY experiments where necessary to analyze six diarylethene derivatives, two naphthopyran derivatives and a hybrid diarylethene-naphthopyran derivative. Steady-state light (UV/Vis) irradiation was used to transform the photochromic compounds between the open and closed states. The main goals achieved in this work are: 1) NMR structural characterization of the starting compounds and identification of the photoproducts for the photochromic compounds studied, 2) identification of the parallel and antiparallel isomers for two diarylethene derivatives and calculation of the activation parameters for their thermal exchange using VT-NMR, 3) calculation of the rates of thermal relaxation for the open forms of naphthopyran derivatives, 4) calculation of the activation parameters for the thermal relaxation of the open forms of naphthopyran derivatives, 5) determination of complexation ratio between oxalic acid and a phenanthroline bearing diarylethene using DOSY NMR.

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