Synthèse et étude de glycosides photocommutables en tant que dopants chiraux pour les cristaux liquides

Synthesis and study of photoswitchable glycosides as chiral dopants for liquid crystals

• Auteur / Autrice : Gaoyu Li
• Direction : Joanne Xie, Stéphane Maisonneuve
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Chimie
• Date : Soutenance le 09/10/2025
• Etablissement(s) : université Paris-Saclay
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences chimiques : molécules, matériaux, instrumentation et biosystèmes
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Photophysique et Photochimie Supramoléculaires et Macromoléculaires (Gif-sur-Yvette, Essonne ; 1993-....)
• Partenaire(s) de recherche : Référent : Ecole Normale Supérieure Paris-Saclay
• Partenaire(s) de recherche : graduate school : Université Paris-Saclay. Graduate School Chimie (2020-....)
• Jury : Président / Présidente : Stéphanie Norsikian
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Stéphanie Norsikian, Ludovic Jean, Chrystel Lopin, Guillaume Despras
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Ludovic Jean, Chrystel Lopin

Mots clés

Mots clés contrôlés

Cristaux liquides

Azobenzène

Mots clés libres

Azobenzène

Cristaux liquides

Dopants chiraux

Glycomacrocycle

Photocommutation

Azobenzene

Chiral dopants

Liquid crystal

Glycomacrocycle

Photoswitching

Résumé

Les glycomacrocycles photosensibles à base d'azobenzène associent la chiralité intrinsèque d'unité glucidique aux propriétés de photoisomérisation réversible de l'azobenzène, ce qui en fait des candidats prometteurs en tant que dopants chiraux pour l'obtention de cristaux liquides cholestériques photoresponsifs. En nous appuyant sur les structures de deux dopants chiraux précédemment rapportés par notre groupe, nous avons conçu et synthétisé une série de neuf glycomacrocycles photocommutables ainsi que deux glycosides acycliques photocommutables. Des investigations photophysiques et photochimiques approfondies ont révélé que tous les composés synthétisés présentent une photoisomérisation efficace et une excellente résistance à la fatigue, avec une activités chiroptique pour les molécules macrocycliques. Quatre d'entre eux ont été étudiés et montré qu'ils sont des dopants chiraux pour les hôtes LC nématiques 5CB, DON-103 et ZLI-1132, avec une amplification de l'hélice lors de la photoisomérisation de E en Z et le renforcement de la force de torsion hélicoïdale à l'état riche en Z. Nous avons également démontré l'influence cruciale de la fonctionnalisation du sucre sur le transfert de chiralité et le comportement de photocommutation dans les cristaux liquides cholestériques. Deux des glycomacrocycles ont atteint de manière unique l'inversion d'hélice photoinduite, ce qui constitue le premier exemple de ce type pour cette classe de composés.

Azobenzene-based photoswitchable glycomacrocycles combine the intrinsic chirality of sugar moiety with the reversible photoisomerization properties of azobenzene, making them promising candidates as chiral dopants for constructing photoresponsive cholesteric liquid crystals. Building upon the structural frameworks of two previously reported chiral dopants of our group, we designed and synthesized a series of nine photoswitchable glycomacrocycles along with two acyclic photoswitchable glycosides. Photophysical and photochemical investigations revealed that all synthesized compounds exhibit efficient photoisomerization, excellent fatigue resistance, and chiroptical activity for the macrocyclic compounds. Four glymacrocycles have been investigated and exhibited as chiral dopants for nematic LC hosts 5CB, DON-103, and ZLI-1132, with an amplification of helix upon E to Z photoisomerization and enforcement of helical twisting power at Z-rich state. We also demonstrated the critical influence of sugar-ring functionalization in governing chirality transfer and photoswitching behavior in cholesteric liquid crystals. Two of the synthesized glycomacrocycles uniquely achieved photoinduced helix inversion — marking the first such example for this class of compounds.