Synthèse de récepteurs moléculaires électroactifs basés sur les motifs tetrathiafulvalènes et calixarènes : application à l'élaboration de films organiques pour le contrôle électrochimique de la capture et du relargage de cations en solution

Synthesis of electroactive molecular receptors based on the tetrathiafulvalene and calixarene moieties : application to the development of organic films for the electrochemical control of the capture and the expulsion of cations in solution

• Auteur / Autrice : Joël Lyskawa
• Direction : Marc Sallé
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Chimie organique
• Date : Soutenance en 2004
• Etablissement(s) : Angers
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : MOLTECH-Anjou (Angers2004-....)

Mots clés

Mots clés contrôlés

Calixarènes

Synthèse (chimie)

Composés complexes

Eau -- Épuration -- Échange d'ions

Déchets dangereux -- Élimination

Mots clés libres

Récepteurs moléculaires

Tétrathiafulvalènes

Expulsion de cations métalliques

Résumé

Le travail consiste à synthétiser des récepteurs moléculaires incorporant l'unité électroactive Tétrathiafulvalène (TTF), à procéder à leur greffage sur une surface conductrice, puis à évaluer l'aptitude des films ainsi générés à contrôler les phases de complexation et d'expulsion de cations métalliques. L'optimisation structurale d'un dérivé du TTF fonctionnalisé par des chaînes polyéthers a d'abord été réalisée. La reconnaissance électrochimique du plomb par le récepteur sélectionné est remarquable en série TTF. Les propriétés de complexation ont été évaluées par Voltammétrie cyclique, RMN-1H, et spectroscopie UV-Visible. Ce récepteur présente surtout l'avantage de pouvoir moduler l'intensité de la complexation récepteur-cation, en fonction du degré d'oxydation de l'unité électroactive associée. Plusieurs stratégies d'immobilisation de ce récepteur ont été testées : électrogreffage à partir de monomères vinyliques ou de sels de diazonium, autoassemblage en monocouches sur surface d'or,. . . La fonctionnalisation de polymères conducteurs dérivés de l'EDOT, en milieu hétérogène, s'est avérée la plus efficace. Les propriétés de reconnaissance à l'égard du plomb préalablement observées en milieu homogène, sont remarquablement restituées à l'interface solide-liquide par les films ainsi obtenus. La démonstration univoque du contrôle des phases de complexation-relargage de Pb2+ en fonction du potentiel appliqué a été réalisée à l'aide de différentes techniques (Voltammétrie Cyclique, EQCM, Absorption atomique). Enfin, la synthèse d'assemblages moléculaires électroactifs tridimensionnels, construits autour de la plateforme calix[4]arène est décrite. Les propriétés de reconnaissance de ces systèmes à l'égard de différents cations, y compris en milieu aqueux, ont été démontrées par différentes techniques (VC, RMN-1H, diffraction de RX).

@The project consists in synthesizing molecular receptors incorporating the electroactive Tetrathiafulvalene (TTF) unit, then to carry out their grafting on a conducting surface, and finally to evaluate the ability of the films thus generated, to control the complexation and expulsion processes of metal cations. The structural optimization of a TTF derivative substituted by polyether chains was initially carried out. The electrochemical recognition of lead by the selected receptor is remarkable in the TTF series. The binding properties were evaluated by Cyclic Voltammetry, 1H-NMR, and by UV-Visible spectroscopy. This receptor presents the advantage of being able to modulate the intensity of the host-guest binding, according to the oxidation step of the associated electroactive unit. Several strategies of immobilization of this receptor have been tested : electrografting starting from vinyl monomers or from diazonium salts, monolayers self-assembling on gold surface,. . . The fonctionalisation of conducting polymers derived from EDOT, in heterogeneous medium, proved to be the most effective. Recognition properties of lead observed in homogeneous medium, are remarkably restored at the solid-liquid interface by the films thus obtained. The univocal demonstration of the control of the binding / expulsion processes of Pb2+ according to the potential applied was carried out using various techniques (Cyclic Voltammetry, EQCM, Atomic Absorption). Lastly, the synthesis of molecular electroactive three-dimensional assemblies built around the calix[4]arene scaffold, is described. Recognition properties of these systems to various cations, including in aqueous medium, were shown by various techniques (CV, 1H-NMR, X-ray diffraction).