Elaboration de nouveaux interrupteurs moléculaires à base de benzazolo-oxazolidine pour le visible

Development of new molecular switches based on Benzazolo-oxazolidine for the visible

• Auteur / Autrice : Augustin Ayoub
• Direction : Lionel Sanguinet, Philippe Leriche
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Chimie organique
• Date : Soutenance le 03/03/2023
• Etablissement(s) : Angers
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Matière, Molécules Matériaux et Géosciences (Le Mans)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : MOLTECH-Anjou (Angers ; 2004-....)
• Jury : Président / Présidente : Benoît Champagne
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Jean-Luc Pozzo, Lucie Norel

Mots clés

Mots clés contrôlés

Photochromisme

Dispositifs électrochromiques

Commutation (électricité)

Interrupteurs moléculaires

Oxazolidines

Mots clés libres

Indolino-oxazolidine

Système Pi-conjugué

Photosensibilisateur

Interrupteur multimodal

Acidochromisme

Électrochromisme

Indolino-oxazolidine

Pi-conjugated system

Photosensitizer

Multimodal switch

Commutation

Acidochromism

Electrochromism

Photochromism

Résumé

Depuis plusieurs années, de nombreuses recherches se sont concentrées sur le développement de matériaux intelligents élaborés à partir d’interrupteurs moléculaires. En effet, lors de l’application d’un stimulus extérieur, ces systèmes peuvent s’interconvertir entre deux états différents métastables présentant des propriétés physico-chimiques différentes. Dans ce contexte, les dérivés à base de benzazolo-oxazolidine ont démontré des propriétés d’interconversion multimodale remarquables. En effet, l’ouverture du cycle oxazolidine des BOX peut être induite de façon indifférenciée par modification du pH, application d’un potentiel électrochimique, ou encore sous irradiation lumineuse. Néanmoins, il est important de noter que la photo-activité de ces systèmes se limite à une irradiation sous lumière UV (254 nm) ce qui limite d’autant leurs champs d’application. Dans ce contexte, l’objectif de cette thèse est d’essayer de décaler la longueur d’activation des BOX de l’UV lointain vers le proche UV voire le domaine visible. Pour atteindre cet objectif, deux approches ont été suivies. La première consiste à modifier directement l’unité indolino-oxazolidine afin d’étendre son système -conjugué et d’induire un effet bathochromique. A l’inverse, la seconde stratégie mise en place repose sur l’association covalente d’une unité BOX et d’un photosensibilisateur capable d’absorber un rayonnement à plus faible énergie, soit en position 2 soit en position 5. Dans ce cadre, l’ouverture photo-induite des BOX reposera sur les propriétés électrochromiques de ces dernières associées à l’existence d’un transfert d’électron photo-induit entre les deux unités lors de l’excitation lumineuse.

For several years, much research has focused on the development of smart materials made from molecular switches. Indeed, upon application of an external stimulus, these systems can switch between two different metastable states with different physico-chemical properties. In this context, benzazolo oxazolidine based derivatives demonstrated remarkable multimodal interconversion properties. Indeed, the opening of the oxazolidine ring of BOX can be induced in an undifferentiated way by modification of the pH, application of an electrochemical potential, or even under light irradiation. Nevertheless, it is important to note that the photo-activity of these systems is limited to irradiation under UV light (254 nm), which limits their fields of application. In this context, the objective of this thesis is to try to shift the activation length of the BOX from the far UV to the near UV or even the visible domain. To achieve this objective, two approaches were followed. The first is to directly modify the indolino-oxazolidine unit to extend its -conjugate system and induce a bathochromic effect. Conversely, the second strategy implemented is based on the covalent association of a BOX unit and a photosensitizer capable of absorbing radiation at a lower energy, either in position 2 or in position 5. In this context , the photo-induced opening of the BOX will be based on the electrochromic properties of the latter associated with the existence of a photo-induced electron transfer between the two units during light excitation.