= Influence de l'environnement sur la dynamique torsionnelle autour des liaisons C-C et C-O dans des molécules et agrégats : spectroscopie vibrationnelle à basses températures

Umgebungseinflüsse auf die C-C und C-O torsionsdynamik in molekülen und molekülaggregaten : schwingungsspektroskopie bei teifen temperaturen

Influence of the environment on C-C and C-O torsional dynamics in molecules and aggregates : vibrational spectroscopy at low temperatures

• Auteur / Autrice : Tobias Nils Wassermann
• Direction : Martin A. Suhm, Pascale Roubin, Stéphane Coussan
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Sciences physiques. Chimie-Physique
• Date : Soutenance en 2009
• Etablissement(s) : Aix-Marseille 1 en cotutelle avec Georg-August-Universität (Göttingen, Allemagne)
• Partenaire(s) de recherche : Autre partenaire : Université de Provence. Section sciences

Mots clés

Mots clés contrôlés

Alcools

Isomérisation

Faisceaux moléculaires

Spectroscopie Raman

Spectroscopie infrarouge à transformée de Fourier

Analyse conformationnelle

Résumé

L'ordonnancement énergétique des différents conformères d'une substance dépend de nombreux facteurs, dont certains relativement subtils. Dans ces facteurs, les liaisons non-covalentes, notamment les liaisons hydrogène et des interactions plus faibles comme les forces de dispersion, tiennent un rôle de premier ordre. A ces facteurs il faut aussi ajouter l'influence de l'environnement moléculaire qui est non négligeable. Les barrières à l'isomérisation des n-alcanes et n-alcools ne sont pas très hautes et donc accessible pour des études approfondies. Ils constituent pour cela des modèles pour les isomérisations, notamment autour des liaisons C–C et C–O, comme cela est présenté dans cette thèse. Si on considère le propanol-1, par exemple, celui-ci est un excellent modèle pour les isomérisations par rotation autour des liaisons C–C et C–O et présente de surcroît peu de conformères, rendant l'analyse détaillée plus aisée. Les travaux pour cette thèse ont été effectués en cotutelle entre la Georg-August-Universität de Göttingen et l'Université de Provence (Aix-Marseille I). La thèse est rédigée en allemand, et des résumés de chaque chapitre sont fournis en français. L’analyse a été conduite par spectroscopie vibrationnelle. Les spectroscopies IRTF et Raman ont été couplé avec des les techniques de jet moléculaire et celle des matrices cryogéniques pour étudier les conformations des molécules modèles et leurs ordonnancements énergétiques et pour caractériser l’influence de l’environnement moléculaire ou l’effet d’agrégation. L’isomérisation de ces molécules par irradiations sélectives dans des matrices cryogéniques est une clé pour l’étude de leurs spectres de vibration.

The energetic succession of the different conformers of a substance depends on different factors, some of which can be quite subtle. Among these influences, non-covalent interactions like hydrogen bonds or weaker interactions like dispersion forces play an important role. The influence of the molecular environment is thus non-negligible. Isomerisation barriers of n-alkanes and n-alkanols are not too high and therefore accessible for comprehensive studies. These substances thus constitute model systems for the study of isomerisation processes (in particular around C–C and C–O bonds), like it is presented in this thesis. 1-propanol can for example be considered as an excellent model system for such isomerisation processes. It possesses further on only a limited number of conformers which facilitates the detailed analysis. The investigations for this thesis have been carried out in the form of a cotutelle between the Georg-August-Universität in Göttingen and the Université de Provence in Marseille (Aix-Marseille I). The manuscript is written in German and contains French summaries for each chapter. Vibrational spectroscopy (FTIR as well as Raman spectroscopy) in the gas phase, in supersonic expansions and in cryogenic matrices was used as analytic tool for the investigations of the molecular conformations and their energetic succession and to study the influence of the environment or of aggregation processes. Additionally, selective irradiations have been used to explore the possibility to isomerize between different conformations of the investigated substances, which further facilitates the spectral analysis.