Méthodologies de fonctionnalisation de boradiazaindacènes

Methodologies for the functionnalization of boradiazaindacenes

• Auteur / Autrice : Laure Bonardi
• Direction : Raymond Ziessel
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Chimie
• Date : Soutenance en 2007
• Etablissement(s) : Université Louis Pasteur (Strasbourg) (1971-2008)

Mots clés

Mots clés contrôlés

Gélification

Cristaux liquides

Diodes électroluminescentes organiques

Électroluminescence

Fluorescence

Absorption

Bore -- Composés

Résumé

Les 4,4-difluoro-4-bora-3a,4a-diaza-s-indacènes ou BOroDIPYrrométhènes (BODIPY®) font partie de la famille des cyanines monométhine. Ils possèdent des propriétés photophysiques remarquables (coefficients d’extinction molaire et rendements quantiques de fluorescence élevés). Ces composés sont stables, chimiquement et photochimiquement, solubles dans une grande variété de solvants, et leurs potentiels rédox accessibles en font de bons candidats pour la formation de systèmes basés sur le transfert d’électrons ou d’énergie. Finalement, leurs propriétés optiques (absorption et émission) sont modifiables à souhait en fonction de la nature des substituants présents sur le cœur indacène. Nous nous sommes intéressés au développement de méthodologies de synthèse conduisant à la fonctionnalisation de la position meso des Bodipys à partir de précurseurs communs pour obtenir une gamme étendue de composés. Une application particulière de ces méthodologies a permis la fabrication de dispositifs électroluminescents à base de Bodipys (OLEDs). Ensuite, en couplant certains Bodipys à une famille de sous-unités fonctionnelles construites à partir du squelette 4-méthyl-3,5-diacylaminobenzène, des mésophases s’étalant sur de larges gammes de température ainsi que des organogels d’alcanes linéaires hautement fluorescents ont été formés. Le mode d’organisation des molécules au sein des mésophases ainsi qu’une description très précise du processus de gélification par ce type de Bodipys ont pu être donnés. Enfin, une méthode originale de fonctionnalisation des positions -pyrroliques des Bodipys a été conçue et mise au point en vue d’obtenir des composés dont la longueur d’onde d’émission est déplacée vers les plus basses énergies. Cette stratégie, couplée à une nouvelle chimie sur le Bore récemment développée au laboratoire, a ensuite été appliquée à l’obtention de précurseurs de marqueurs biologiques.

4,4-difluoro-4-bora-3a,4a-diaza-s-indacenes, also named BOroDIPYrromethenes (BODIPY®) are monomethine cyanine dyes displaying remarkable photophysical properties among which high molar extinction coefficients and quantum yields Their optical properties are finely tunable depending on the substitution of the indacene core. They are chemically and photochemically stable, soluble in a wide variety of solvents and their relatively accessible redox potentials make them good candidates for applications based on electron- or energy transfer. We have focused our interest on the development of new methodologies for the functionalization of the meso position of these dyes, starting from common precursors, thus allowing the synthesis of a large variety of compounds. These methodologies have been successfully applied to the design of electroluminescent devices (OLEDs) based on Bodipy dyes. Then, the coupling of some Bodipy dyes to functional sub-units containing a 3,5-diacylaminobenzene backbone have resulted in the observation of fluorescent mesophases ranging over a wide scale of temperatures, as well as in the formation of robust and highly fluorescent organogels. The organization of the molecules within the mesophases has been studied in detail and by means of diverse characterization techniques, a very precise description of the gelification process has been given. Finally, an original method of functionalization of the -pyrrolic positions of the Bodipy chromophores has allowed us to obtain fluorophores with absorption and emission wavelengths bathochromically shifted. This strategy, coupled to a new chemistry on the Boron atom recently developed in our lab, has been applied to the synthesis of precursors of candidates for fluorescent labelling of biological compounds.