Couplage de type Ullmann : une méthodologie pour la synthèse de matériaux ioniques

par Julien Fouchet

Thèse de doctorat en Chimie

Sous la direction de Laurent Douce.

Soutenue le 19-11-2012

à Strasbourg , dans le cadre de École doctorale Physique et chimie-physique (Strasbourg ; 1994-....) , en partenariat avec Institut de physique et chimie des matériaux (Strasbourg) (laboratoire) .

Le président du jury était Jean Weiss.

Les rapporteurs étaient Catherine Santini, Andreas Taubert.

mots clés

• Liquide ionique
• Sels d’imidazolium
• Mésomorphisme
• Couplage de type Ullmann
• Détection et discrimination de rayonnements ionisants
• Ullmann, Réaction de
• Métallomésogènes
• Liquides ioniques
• Imidazolium -- Composés -- Synthèse (chimie)
• Rayonnements ionisants

Résumé

Les liquides ioniques à base d’imidazolium présentent une plateforme architecturale unique aisément fonctionnalisable permettant de préparer des matériaux ioniques avec des propriétés mésomorphes. Dans le but d’introduire des propriétés supplémentaires, nous avons élaboré des composés à coeur rigide étendu. La stratégie de synthèse adoptée passe par un couplage de type Ullmann. Nous avons développé une méthodologie nécessitant uniquement du Cuivre (II) supporté sur zéolithe (Na-Y) et du carbonate de potassium. Cette approche a pour avantage d’éviter l’utilisation de solvant, d’atmosphère inerte et de ligands. Ce couplage a été optimisé en utilisant la technique de synthèse en micro-ondes (réduction du temps de réaction, diminution des sous-produits formés). Après avoir étudié cette méthodologie, nous l’avons étendu à d’autres propriétés notamment à des matériaux (scintillateurs) présentant des propriétés de détection et de discrimination des rayonnements neutrons/gamma en introduisant des chromophores au sein de nos composés. Le couplage de type Ullmann utilisé a également permis d’élaborer des composés pouvant présenter des propriétés électroniques (conduction et électrochromisme).

mots clés

• Ionic Liquid
• Imidazolium salts
• Mesomorphism
• Ullmann-type coupling
• Detection and discrimination of ionizing radiation

Titre traduit

Ullmann-type coupling : a methodology for the synthesis of ionic materials

Résumé

Ionic liquids based on imidazolium are an excellent platform that can be designed to promote liquid crystalline phases. In order to introduce additional properties, we synthesized compounds with a rigid expanded core. Herein, we reported an Ullmann-type coupling using only Cu(II)-NaY as catalyst and potassium carbonate as base. This synthetic approach avoids the use of solvents, inert atmosphere and ligands. We have optimized this coupling using the technique of microwave synthesis (reduction of reaction time and by-products formed). After studying this methodology, we have extended it to other behaviors. Thus we have synthesized ionic materials (scintillators) with properties of detection and discrimination of radiation neutrons/gamma by introducing chromophores in our compounds. This Ullmann-type coupling has allowed to prepare compounds that can have electronic properties (conduction and electrochromism).