Auswahl der wissenschaftlichen Literatur zum Thema „Organogélateur“

Les organogels sont des gels supramoléculaires ou gels physiques formés à partir d’organogélateurs dans des solvants organiques. Ces organogélateurs ou gélateurs de faible poids moléculaire (LMOGs) sont de petites molécules organiques (< 2000 Da) capables de s’auto-assembler. Cela conduit à la formation de structures anisotropes, principalement des fibres, qui forment un réseau fibrillaire auto-assemblé enchevêtré (SAFiN), dont le mécanisme d’assemblage est dirigé par des interactions non covalentes. L’objectif de cette thèse est de développer de nouveaux organogélateurs à partir de briques biosourcées. Dans un premier temps, nous avons synthétisé des molécules à base d’acide tannique. En faisant varier la nature des groupements et les longueurs de chaine, nous avons ainsi adapté la solubilité des molécules et cartographié une famille de molécules qui n'a pas démontré de propriétés intéressantes. Par la suite, nous avons synthétisé des molécules à base de FDCA contenant des fonctions amides. En variant la nature de l’amine et les longueurs de chaine, nous avons ainsi découvert une nouvelle famille d’organogélateurs
Organogels are supramolecular gels or physical gels formed from organogelators in organic solvents. These organogelators or low molecular weight organogelators (LMOGs) are small organic molecules (< 2000 Da) capable of self-assembly. This leads to the formation of elongated structures, mainly fibers, which form an entangled self-assembled fibrillar network (SAFiN), whose assembly mechanism is driven by non-covalent interactions. The objective of this thesis is to develop new organogelators from biobased building blocks. In a first step, we synthesized molecules based on tannic acid. By varying the nature of the groups and the chain lengths, we adapted the solubility of the molecules and mapped a family of molecules that, however, did not show interesting properties. Subsequently, we synthesized FDCA-based molecules containing amide functions. By varying the nature of the amine and the chain lengths, we discovered a new family of organogelators

L’acide γ-aminobutyrique ou GABA est le principal neurotransmetteur inhibiteur présent dans le système nerveux central (CNS). Afin d’obtenir un nouveau dérivé cyclobutanique du GABA, le cis-3,4CB-GABA, sous forme énantiomériquement pure, deux stratégies de synthèses efficaces et reproductibles ont été mises au point. Ces deux voies de synthèse impliquent toutes les deux une étape-clé de photocycloaddition [2+2] qui permet de créer le cycle à 4 chaînons. La première consiste en une homologation de l’acide cis-2-aminocyclobutanique (cis-ACBC), et la deuxième est une synthèse multi-étape qui utilise le caprolactame comme composé de départ.D’autre part, grâce à une synthèse stéréosélective du (1R,2S)-cis-2,3CB-GABA, quelques oligomères C- et N-protégés – di, tri, et tétra-peptides – de cet aminoacide ont été préparés. Ceux-ci ont été caractérisés par les techniques de RMN 1D et 2D, IR, RX. Les analyses ont montré qu’il n’existe pas d’interactions non-covalentes (liaisons hydrogène) inter-résidu au sein de ces structures moléculaires. En revanche, la propriété de gélification de ces oligomères dans différents solvants organiques a été mise en évidence. Des solutions et des gels formés à partir de ces peptides ont été analysés par microscope électronique à balayage et des clichés ont été obtenus montrant une organisation du dipeptide et du tetrapeptide en fibrilles. Le tripeptide lui n’a présenté aucun assemblage intermoléculaire régulier
The γ-aminobutyric acid (GABA) is the major inhibitory neurotransmitter in the central nervous system (CNS). In order to obtain new enantiomerically pure cyclobutanic derivative of GABA, the cis-3,4CB-GABA, two efficient synthetic strategies have been established. Both synthetic routes employed a photocycloaddition [2 +2] protocol, which provided the cyclobutanic ring. The first route involved the homolgation of the cis-2-aminocyclobutanecarboxylic acid (cis-ACBC), whereas the second route is a multi-step synthesis using caprolactam as starting material.On the other hand, the (1R,2S)-cis-GABA-2,3CB was synthetized, and a series of N- and C-protected oligomers of di, tri, and tetrapeptides of this amino acid were prepared. These oligomers were characterized by NMR (1D and 2D) techniques, IR, and X-ray. The analyses have shown that there are no non-covalent interactions (hydrogen bonds) between the residues of each oligomers. However, the gelation property of these oligomers in various organic solvents was demonstrated. Solutions and gels formed from these peptides were analyzed by scanning electron microscopy, and the obtained images showed a fibrous organization of the di- and tetrapeptide, while the tripeptide showed no regular intermolecular assembly

En raison de l'augmentation constante du trafic au cours des dernières années et de l'accroissement de la vitesse et de la charge des véhicules, les chaussées sont de plus en plus sollicitées. Cela a pour conséquence de réduire leur durée de vie. L'amélioration des propriétés du bitume, matériau essentiel dans la production des routes, est donc une question d'actualité. Plusieurs additifs ont été développés afin d'améliorer les propriétés du bitume (dureté, résistance à l'orniérage, etc.). Malheureusement, l'ajout de ces molécules (principalement des polymères) dans le bitume conduit à une augmentation de la viscosité et donc à une augmentation des températures de mise en œuvre. Dans ce contexte, nous avons étudié une nouvelle classe d'additifs basée sur la chimie supramoléculaire, les organogélateurs, qui sont capables d'améliorer les performances mécaniques du bitume aux températures de service (0 - 70 °C) tout en limitant l'augmentation de la viscosité à haute température (150 - 180 °C) afin de limiter les coûts énergétiques. Les paramètres structuraux de plusieurs molécules organogélatrices ont été ajustés pour optimiser les propriétés mécaniques. L'ajout d'un polymère présentant deux segments cohésifs a également permis d'améliorer la résistance aux grandes déformations. Enfin, les mécanismes responsables de l'auto-assemblage des organogélateurs ainsi que la relation structure/propriété sont appréhendés grâce à des caractérisations multi-échelles approfondies
Due to a steady increase of the traffic in recent years together with an increase in the speed and load of the vehicles, the roadways are more and more stressed. This has the consequence of reducing their service life. Improving the properties of bitumen, an essential material in the production of roads, is therefore a current issue. Several additives are developed in order to improve the properties of bitumen (hardness, resistance to rutting, etc.). Unfortunately, the addition of these molecules (mainly polymers) into bitumen is leading to an increase in viscosity and therefore to an increase in the processing temperatures. In this context, we have investigated a new class of additive based on supramolecular chemistry, organogelators, that are able to improve the mechanical performance of bitumen at service temperatures (0 – 70 °C) while limiting the increase in viscosity at high temperatures (150 – 180 °C) to limit energy costs. Structural parameters of several organogelators have been adjusted to optimize mechanical properties. Moreover, addition of a polymer end-capped with two cohesive segments has allowed improving the resistance to high deformation. Finally, the mechanisms responsible for the self-assembly of the organogelators as well as the structure/property relationship are understood through extensive multiscale characterizations

L’amélioration des performances des dispositifs photovoltaïques organiques passe par le contrôle de la morphologie de leurs couches actives. Nous avons cherché à préparer une hétérojonction volumique donneur-accepteur nanostructurée en utilisant la nucléation hétérogène du poly (3-hexylthiophène) (P3HT, donneur) par des fibres d’organogélateurs à base de naphthalène diimide (NDI, accepteur). La première partie de ce travail présente l’étude des propriétés d’auto-assemblage d’organogélateurs à cœur NDI substitué par des groupements amides et des dendrons trialkoxyphényles. Nous avons évalué l’influence de la longueur de la chaîne flexible entre le cœur naphthalène et les groupements amides (2 liaisons C-C pour NDI2 et 4 pour NDI4) sur les propriétés physico-chimiques des organogélateurs. La seconde partie de ce travail met en évidence le polymorphisme du composé NDI2 en identifiant 4 polymorphes ainsi que leurs signatures optiques, spectroscopiques et structurales. Un diagramme de phase de l’état solide du NDI2 est proposé. La dernière partie de la thèse concerne l’élaboration de nano-composites donneur-accepteur entre les organogélateurs à cœur NDI et le P3HT. Le processus de formation en solution de ces nano-composites est analysé en suivant les cinétiques de cristallisation du P3HT par spectroscopie d’absorption UV-Visible et les morphologies obtenues (structures shish-kebab) par microscopie électronique en transmission. L’effet nucléant des organogélateurs sur le P3HT a été montré. Les études en cellules solaires des composés P3HT:PCBM : organogélateur ont prouvé que le rendement de conversion énergétique peut être augmenté en présence d’organogélateurs
Improving the performances of organic photovoltaic devices requires morphology control of the active layers. Highly nanostructured donor-acceptor bulk heterojunctions were prepared by heterogeneous nucleation of poly (3-hexylthiophene) (P3HT, donor) on naphthalene diimide organogelators fibers (NDI, acceptor). The first part of this work was dedicated to the self-assembly of NDI-core organogelators substituted by amide groups and trialkoxyphenyls dendrons. We evaluated the influence of the flexible chain between the naphthalene core and the amide groups (2 C-C bonds for NDI2 and 4 for NDI4) on the physico-chemical properties of the organogelators.The second part of this work focused on the polymorphism of NDI2 with identification of four different polymorphs with their optical, spectroscopic and structural signatures. A phase diagram of NDI2 in the solid state was determined. The last part of this manuscript concerns the fabrication of donor-acceptor nano-composites between NDI organogelators and P3HT. The formation process in solution of these nano-composites was analyzed by following the crystallization kinetics of P3HT by UV-Vis absorption spectroscopy and the thin film morphology (shish-kebab structures) by transmission electron microscopy. The nucleating effect of various organogelators on P3HT was demonstrated. Solar cells were made from the composites P3HT:PCBM : organogelator and their energetic conversion yield was shown to be increased in the presence of organogelators

L’amélioration des performances des dispositifs photovoltaïques organiques passe par le contrôle de la morphologie de leurs couches actives. Nous cherchons à préparer une hétérojonction volumique donneur-accepteur nanostructurée en utilisant la nucléation hétérogène des poly(3-alkylthiophène)s (P3AT) donneurs sur des fibres d'organogélateurs accepteurs à base de pérylène bisimide (PBI).La première partie de ce travail présente la synthèse de trois dérivés PBI symétriquement N-substitués par des dendrons portant des groupes amides avec des chaînes latérales linéaires (PBI-C8) et ramifiées (PBI-C10) ou par une chaîne alkyle linéaire (PBI-L18). Leur étude physicochimique comparée met en évidence le rôle des liaisons H et de la substitution des chaînes latérales dans l’auto-assemblage.La seconde partie détaille les conditions d’obtention, la structure et les propriétés de deux polymorphes du PBI-C10 générés par la réorganisation des liaisons H.Finalement nous donnons une preuve de concept de l’obtention d’une hétérojonction donneur-accepteur par la nucléation des fibrilles de P3BT sur des rubans de PBI-C8 auto-assemblés
Improving the performances of organic photovoltaic devices requires morphology control of the active layers. We seek to prepare highly nanostructured donor-acceptor bulk heterojunctions using the nucleation of semi-conducting donor polymers e.g. poly(3-alkylthiophene)s (P3AT) on self-assembled ribbons of perylene bisimide organogelators.The first part of this work concerns the synthesis of three PBI compounds symmetrically N-substituted by dendrons bearing amide groups and having linear (PBI-C8) and branched (PBI-C10) side-chains or a linear alkyl chain (PBI-L18). Their compared physicochemical study points to the role of H bonds and of side-chains substitution in the self-assembly process.The second part develops to a large extent the structure and the properties of two polymorphs of PBI-C10 generated by H bond reorganization.Finally, a proof of concept is given for the elaboration of donor-acceptor heterojunctions in solution by nucleating P3BT fibrils on self-assembled ribbons of PBI-C8