Matériaux moléculaires fonctionnels avec des propriétés magnétiques et de conduction électronique basé sur les ligands anilate

Anilate-based Functional Molecular Materials with Conducting and Magnetic Properties

• Auteur / Autrice : Matteo Atzori
• Direction : Maria Laura Mercuri, Narcis Avarvari
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Chimie des matériaux
• Date : Soutenance le 19/03/2015
• Etablissement(s) : Angers en cotutelle avec Univerità di Cagliari (ITALY)
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Matériaux, Matières, Molécules en Pays de la Loire (3MPL) (Le Mans ; 2008-2021)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Institut des Sciences et Technologies Moléculaires d'Angers (MOLTECH ANJOU) / MOLTECH ANJOU
• Jury : Président / Présidente : Miguel Julve
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Miguel Julve, Anna Musinu, Nicolas Mercier
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Marc Fourmigué, Guiseppe Bruno

Mots clés

Mots clés contrôlés

Chiralité

Conduction électrique

Magnétisme

Conducteurs organiques

Molécules aimants

Solides moléculaires

Nanotechnologie

Mots clés libres

Matériaux Moléculaires

Anilates

Conducteurs Moléculaires

Conductivité

Molecular Materials

Anilates

Molecular Conductors

Conductivity

Résumé

Ce travail de thèse explore la capacité des ligands anilates d’être employés pour la préparation de nouveaux matériaux moléculaires fonctionnels avec des propriétés magnétiques et de conduction électrique. Les anilates, qui sont les dérivés du 2,5-dihydroxy-1,4- benzoquinone substitués sur les positions 3 et 6, ont été sélectionnés comme ligands puisque leurs caractéristiques électroniques et structurales, leurs modalités de coordination et leur capacité de médiation des interactions de super-échange magnétique en font d’excellents ligands pour la préparation de ces matériaux. Plusieurs ligands anilates ont été utilisés pour le design et la préparation d'une nouvelle classe de complexes paramagnétiques octaédriques tris-chélates de formule générale [MIII(X2An)3]3- (MIII = Cr, Fe; X = Cl, Br, I, H, Cl/CN, An = C6O4 2- = anilate). Ces complexes métalliques paramagnétiques ont été complètement caractérisés et utilisés comme briques moléculaires pour la préparation de i) une nouvelle classe de ferriaimants moléculaires, dans laquelle la modification des substituants sur le ligand permet de modifier les interactions entre les centres métalliques, et, par conséquent, les propriétés magnétiques, ii) des conducteurs paramagnétiques moléculaires obtenus par combinaison avec le donneur organique BEDT-TTF, iii) une série de conducteurs moléculaires chiraux obtenus par combinaison du donneur organique TM-BEDT-TTF avec des couches hétéro-bimétalliques anioniques obtenues par association in situ de complexes tris(chloranilate)ferrate(III) et des ions potassium. En outre, ont été synthétisés de nouveaux dérivés anilates avec des propriétés electroactives et de luminescence, afin de démontrer la capacité du motif anilate d’être fonctionnalisé avec différents substituants comme porteurs de propriétés physiques spécifiques.

This work explores the potential of anilate-based ligands in the synthesis of new rational designed functional molecular materials exhibiting improved magnetic and conducting properties. Anilates, namely 3,6-disubstitued 2,5-dihyroxy-1,4- benzoquinones in their dianionic form, have been selected as ligands since their electronic/structural features, coordination modes and ability to mediate magnetic exchange interactions between coordinated metal centers make them potential candidates for the preparation of theabove-mentioned materials. Various anilate derivatives have been used for the preparation of a family of rationally designed tris-chelated octahedral paramagnetic metal complexes of general formula [MIII(X2An)3]3- (MIII = Cr, Fe; X = Cl, Br, I, H, Cl/CN, An = C6O4 2- = anilate). These paramagnetic metal complexes have been thoroughly characterized and used, in turn, as molecular building blocks for the preparation of i) a family of molecule-based magnets, where subtle changes in the nature of the substituents on the anilate moiety were employed as “adjusting screws” in tuning the magnitude of the magnetic interaction between the metals, and thus, the magnetic properties, ii) hybrid paramagnetic molecular conductors in combination with the BEDT-TTF organic donor, iii) a complete series of isostructural chiral molecular conductors obtained by combining the TMBEDT- TTF chiral donor with 2D heterobimetallic anionic layers obtained in situ by the self-assembling of tris (chloranilato)ferrate(III) metal complexes and potassium cations.Moreover, novel anilate derivatives showing electroactive and luminescent properties have been further synthesized, highlighting the versatility of the anilate moiety to be functionalized with suitable substituents carrying selected physical properties.