Synthèse de fluorophores organiques dérivés des triazapentalènes et tétrazapentalènes : étude de leurs propriétés spectroscopiques pour une éventuelle application en conversion d’énergie

Synthesis of organic fluorophores derivated from triazapentalene and tetrazapentalene : study of their spectroscopic properties for a potential application in energy conversion

• Auteur / Autrice : Vincent Gutierrez
• Direction : Franck Suzenet
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Chimie
• Date : Soutenance le 15/03/2021
• Etablissement(s) : Orléans
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Santé, Sciences Biologiques et Chimie du Vivant (Centre-Val de Loire ; 2012-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Institut de chimie organique et analytique (Orléans ; 2012-....)
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Franck Suzenet, Philippe Gros, Stéphane Perrio, Marie-Aude Hiebel, Samuel Inack Ngi, Alexandre Specht
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Philippe Gros, Stéphane Perrio

Mots clés

Mots clés contrôlés

Composés hétérocycliques

Diodes électroluminescentes organiques

Pyrolyse

Composés organométalliques

Fluorescence

Mots clés libres

Triazapentalène

Couplages organo-métalliques

Triazapentalen

Organometallic coupling

Résumé

Au cours de ces dernières décennies, les technologies optoélectroniques ont connu un essor considérable avec l’élaboration de l’OLED. Ce procédé permet une meilleure résolution d’image, un meilleur contraste et une économie d’énergie comparé à son prédécesseur LCD. Néanmoins, la durabilité du dispositif dépend du matériau organique utilisé, ainsi que ses différentes propriétés physico-chimiques. De plus, les écrans OLEDs, composés de bleu, rouge et vert, ont tendance à jaunir avec le temps à cause de la faible durée de vie du pixel bleu. Dans ce contexte, ce manuscrit de thèse propose la synthèse de molécules bleues fluorescentes à l’état solide, dérivées de triazapentalènes et tétrazapentalènes. Ces fluorophores sont des tricycles polyazotés zwitterioniques et leur accessibilité repose sur la création d’une liaison N-N selon deux stratégies de synthèse : thermolyse d’azoture par chauffage ou cyclisation oxydante d’amine hétérocyclique en présence d’iode hypervalent. Deux familles de fluorophores à base de noyaux pyrimidine et pyrazine ont été considérés à travers ces travaux. Afin d’accéder à ces deux familles, diverses réactions de SNAr/Couplage organométallique de type Ullmann, Sonogashira, cycloaddition [3+2] ont été appliquées. L’évaluation photophysique de ces tricycles fluorescents révèle des propriétés fluorimétriques prometteuses avec des faibles longueurs d’onde d’émission dans le domaine visible, correspondant à des couleurs bleues. Les rendements quantiques associés sont de l’ordre de 30%.

Over the last decades, optoelectronic technologies have been improved with the fabrication of the OLED. This process allows a better image resolution, a better contrast and an energy saving compared to his LCD predecessor. Nevertheless, the sustainability of the apparatus depends on the used organic material, and his own physicochemical properties. Furthenmore, OLED screens, composed of blue, red and green colours tend to yellow because of the low time of life of the blue pixel. In this context, this PhD manuscript offers the synthesis of blue fluorescent molecules at solid state, derivated from triazapentalene and tetrazapentalene scaffolds. These fluorophores are zwitterionic polynitrogenous tricycles and their accessibility is based on the creation of the binding N-N through two synthesis pathways : thermolysis of azide by heating or oxydative cyclization of heterocyclic amine with hypervalent iodine. Two fluorophore families containing pyrimidine and pyrazine are considered in this work. In order to access to these families, SNAr and coupling reactions like Ullmann, Sonogashira, cycloaddition [3+2] have been applied. Photophysical evaluation of these fluorophores gave interesting spectroscopic properties with low emission wavelengths in the visible range, corresponding to blue colours. The associated quantum yields are about 30%.