Auswahl der wissenschaftlichen Literatur zum Thema „Réseaux moléculaires covalents“

La formation de réseaux moléculaires d'inclusion à l'état solide est obtenue par un phénomène d'auto-assemblage basé sur des interactions faibles et réversibles de type van der Waals entre des briques moléculaires complémentaires portant des cavités et des molécules connecteurs. La conception de ces réseaux nécessite la synthèse de tectons linéaires ou koilands à l'aide d'unités calix[4]arènes en conformation cône. Les koilands sont synthétisés par fusion de deux unités calix[4]arènes par des atomes à géométrie de coordination tétraédrique. Les réseaux moléculaires 1-D linéaires par inclusion ou koilates, sont conçus en utilisant les phénomènes de reconnaissance moléculaire à l'état cristallin. Ainsi, par inclusion d'une molécule d'hexadiyne dans les cavités de deux dimères bisilylés de p-iso-propylcalix[4]arène consécutifs, un réseau moléculaire infini est obtenu par un processus d'assemblage. Le contrôle de la directionalité des réseaux d'inclusion est important pour l'exploitation des propriétés physiques directionnelles, comme les interactions dipolaires. La formation de réseaux directionnels est guidée par la conception de koilands non-centrosymétriques soit par différentiation géométrique des cavités comme le koiland bisilylé p-allyl/p-tert-butylcalix[4]arène, soit par différentiation électronique comme le koiland monosilylé p-tert-butylcalix[4]arène, le dimère Ti/Si ou Ge/Si de p-tert-butylcalix[4]arène. Un koilate orienté est ainsi obtenu par inclusion du phénylpropyne par deux koilands p-allyl/p-tert-butylcalix[4]arène consécutifs. L'extrémité phényle est incluse côté cavité portant des groupes allyles, alors que l'extrémité propyne se loge du côté des groupes tert-butyles. La translation de ce motif dissymétrique d'interaction conduit à un réseau 1-D directionnel d'inclusion. Cependant, deux fils directionnels consécutifs disposés de façon parallèle dans la maille présentent une direction opposée. Par conséquent, la présence de centres de symétrie rend le solide non-polaire. Mais, à partir du koiland monosilylé et dans des conditions particulières de cristallisation, des réseaux directionnels disposés de façon non-centrosymétrique sont obtenus avec pour originalité, une modification géométrique de l'environnement tétraédrique autour du silicium
The construction of large inclusion molecular networks in the solid state may be reached through self-assembly process of complementary modules and ensured by weak and reversible noncovalent interactions (van der Waals forces). The formation of molecular networks is achieved through the synthesis of linear tectons named koilands using calix[4]arenes derivatives in cone conformation. Koilands were obtained upon fusion of two calix[4]arenes units by two metals with a tetrahedral coordination geometry. Infinite and linear inclusion molecular networks named koilates are formed using molecular recognition principles in the crystalline phase. Thus, an infinite 1-D molecular network was generated under self-assembly conditions based on inclusion processes of consecutive p-iso-propylcalix[4]arene koilands with hexadiyne as connector molecules. Dealing with 1-D inclusion networks, the control of directionality is crucial for the exploitation of directional physical properties such as dipolar interactions. The formation of such directional networks may be based on the design of non-centrosymmetric koilands either on geometric differentiation of the two cavities such as p-allyl/p-tert-butylcalix[4]arene doubly Si fused koiland, or on electronic differentiation such as monosilicon p-tert-butylcalix[4]arene koiland, Ti/Si or Ge/Si p-tert-butylcalix[4]arene koilands. For example, a linear directional koilate is obtained through inclusion processes of phenylpropyne connectors bridging two consecutives p-allyl/p-tert-butylcalix[4]arene koilands. Whereas the propyne moiety of the connector is included within the cavity with tert-butyl groups, the phenyl moiety penetrates the cavity bearing allyl groups. Due to the unsymmetrical nature of the assembling core, upon translation, a 1-D directional koilate is obtained. Unfortunately, the directional linear koilates are positioned in a parallel fashion but with opposite orientation, thus leading to a non-directional packing then to a non-polar solid. However, using monosilicon p-tert-butylcalix[4]arene koiland with particular crystallisation conditions, directional koilates with non-centrosymmetric packing are obtained with an original modification of the tetrahedral geometry around fusing silicon

Cette thèse porte sur l’étude de l’influence de la structure de la matière à l’échelle atomique sur ses propriétés macroscopiques. Dans ce contexte, l’équipe Nanostructuration de l’IM2NP s’attache à synthétiser et à caractériser des nano-matériaux organiques fonctionnalisés sur surfaces solides. Ce travail se concentre spécifiquement sur l’étude des propriétés structurales et optiques de nanostructures organiques obtenues par croissance sur des substrats diélectriques d’halogénures alcalins mono-cristallins, sous ultra-vide et à température ambiante. Les caractérisations expérimentales sont menées en Microscopie à Force Atomique en mode non-contact (propriétés structurales) et en Spectroscopie de Réflectivité Différentielle (propriétés optiques d’absorption UV-visible). Deux régimes très distincts de croissance ont été étudiés, avec, pour chacun d’eux, des molécules différentes. Le premier système concerne des nanostructures supra-moléculaires de bis-pyrènes sur KCl(001) et NaCl(001). L’étude combinée de leurs propriétés structurales et optiques, depuis le régime sous mono-couche jusqu’au régime multi-couches, permet d’extraire quantitativement la fonction diélectrique des couches aux différents stades de leur croissance. Le second système concerne une thématique plus récemment découverte dans la communauté : la synthèse sur surface (ou polymérisation sur surface), pour laquelle après adsorption, les molécules se lient entre elles de manière covalente, formant ainsides nanostructures plus cohésives qu’en régime supramoléculaire. Nous avons ainsi démontré la formation de structures covalentes par polymérisation radicalaire de dimaléimides sur KCl(001) sous illumination UV
This thesis deals with the study of the influence of the structure of matter at the atomic scale on its macroscopic properties. Thereto, the IM2NP Nanostructuration team masters the synthesis and characterization of functionalized organic nanostructureson solid surfaces. Specifically, this work focuses on the study of the structural and optical properties of organic nanostructures grown on dielectric single-crystalline alkaly halides substrates under ultra-high vacuum and ambient temperature. Experiments are carried out by non-contact Atomic Force Microscopy (structural properties) and by Differential Reflectance Spectroscopy (optical properties of UV-visible absorption). Two distinct growth regimes have been investigated, with different molecules each. The first system involves supramolecular nanostructures of bis-pyrenes molecules grown on KCl(001) and NaCl(001). The combined study of their structural and optical properties, from the sub-monolayer to the multilayer regime, allows us to quantitatively extract the dielectric function of the layers at the different stages of their growth. The second system deals with a more recent topic in the surface science community, namely on-surface synthesis. In this case, upon adsorption, the molecules bind together covalently, which results in nanostructures that are more cohesive than in the supramolecular regime. We have evidenced the formation of covalent structures by free-radical polymers of dimaleimide on KCl(001) under UV illumination

L’objectif de ce travail fut la conception d’édifices périodiques cristallins chiraux formés par auto-assemblage de briques de construction préprogrammées appelées (métalla)tectons via des liaisons de coordination (MOF) ou des liaisons covalentes (COF). Dans le premier chapitre, la synthèse de complexes cationiques d’iridium(III) cyclométallés racémiques et énantiopures substitués par des groupements pyridines ou acides benzoïques a été mise au point. Ces métallatectons ont permis l’obtention de nouveaux réseaux hétérométalliques par auto-assemblage avec divers cations métalliques. Un réseau homochiral bi-dimensionnel de type grille a pu être obtenu. Le second chapitre s’intéresse à la formation de COFs cristallins. De nouveaux tectons portant deux unités catécholates reliées par une chaîne polyéthylèneglycol ont été synthétisés afin de générer des réseaux homochiraux hélicoïdaux. Ces tectons, en présence d’acide borique et d’une base alcaline, devant permettre l’enroulement de la chaîne polyéthylèneglycol, ont cependant uniquement mené à la formation d’entités oligomériques
The aim of this PhD work was to design new homochiral molecular networks using either coordination (MOF) or covalent bonds (COF) applying the concepts of molecular tectonics that deal with the formation of crystalline periodic architectures formed upon self-assembly of preprogrammed building blocks known as (metalla)tectons. In the first part, the synthesis of cationic cyclometalated iridium(III) complexes substituted with pyridine or benzoic acid derivatives, as racemic mixture or enantiomerically pure, has been carried out. Upon self-assembly of those metallatectons with distinct metallic cations, heterometallic coordination networks were obtained. Notably, a 2-D grid-type homochiral coordination network was successfully synthetized. The second part focused on the generation of homochiral helical crystalline covalent networks. Novel organic tectons using two catecholate units connected by a polyethyleneglycol chain have been synthesized. Reaction of these tectons with boric acid and an alkaline base, enabling the chain winding around the alkaline cation, has only led to the formation of oligomeric architectures

Le contrôle du mouvement à l’échelle d’une simple molécule est un sujet actuellement florissant et intensément exploré par des chimistes de tous horizons. Le travail présenté dans ce manuscrit s’inscrit dans ce cadre. La conception ainsi que l’étude en solution et à l’état cristallin de tourniquets moléculaires, espèces composées d’un rotor et d’un stator comportant plusieurs sites d’interaction, y sont décrites.Dans une première partie, la synthèse ainsi que le fonctionnement de tourniquets à charnière de Pt(II) sont décrits. La fermeture et l’ouverture de ces systèmes ainsi que les essais de passage d’une station à une autre y sont étudiés. Les sites d’interactions ont été variés sur le rotor et le stator, pour aboutir à des systèmes variant par la dynamique de leur comportement.Dans une seconde partie, une synthèse optimisée de tourniquets à charnière organique est décrite. Les états ouverts et fermés de ces tourniquets ont été caractérisés.Tous les processus décrits pour les tourniquets ont été étudiés par des études RMN mono- et bi-dimensionnelles en solution.Dans un dernier chapitre, des MM’OFs basés sur un tecton comportant un centre Pt(II) et deux sites coordinant de type pyridine sont exposés. Leur utilisation en tant que tecton organométallique avec divers centres métalliques conduit à la formation de réseaux hétérobimétalliques. Un ligand incluant deux centres Pt(II) et un centre Fe(II) entouré par deux terpyridines est décrit
The control of intramolecular movements has been a topic of high interest for chemists over two decades. Investigations described in this PhD manuscript aim at the design and study, both in solution and in the crystalline state, of molecular turnstiles. These entities are composed of a rotor and a stator, each of these constituents equipped with recognition sites.In the first part, the synthesis and behavior of Pt(II)-based molecular turnstiles are described. The switching between their open and closed states and the migration process between stations are discussed. The recognition sites on both the stator and rotor have been varied, leading to different behaviors, particularly in terms of their dynamics.In solution, 1- and 2-D NMR have been used for the characterization of the dynamic processes.In the last chapter, the use of a Pt(II)-bispyridyl based tecton for the synthesis of MM’OFs is reported. The use of various metal salts as secondary center has led to the construction of networks varying by their geometry and dimensionality. A ligand including two Pt(II) and one Fe(II) complexed by two terpyridyl units is described

Les récepteurs moléculaires sont des architectures maintenues par des liaisons covalentes et capables de fixer sélectivement des substances (ioniques et/ou moléculaires) au moyen d’interactions intermoléculaires diverses, aboutissant ainsi à la formation d’un assemblage d’au moins de deux espèces nommé complexe moléculaire. Au cours de ce travail, des stratégies de synthèse de dérivés de calix[4]arène et de son analogue thiacalix[4]arène en conformation 1,3-alternée ont été mises au point. Ces composés ont été fonctionnalisés par des groupements pyridine, catéchol, imidazole, pyrazole et pour la première fois oxamate. Les composés obtenus ont été caractérisés à la fois en solution par RMN et à l’état cristallin. Les propriétés complexantes vis-à-vis des métaux de transition en solution sont présentées. Pour certains dérivés, le pouvoir extractant envers les métaux de transition a été étudié et discuté. Enfin, la formation de réseaux de coordination à l’état cristallin par auto-assemblage de dérivés de calixarène ou de thiacalixarène et le cation argent est présentée et commentée
Molecular receptors are preorganised architectures held by covalent bonds and capable of binding selectively ionic and / or molecular substrates via various intermolecular interactions, leading to the formation of molecular complexes composed of at least two species.In this work, the synthesis of a library of calix[4]arene and its analogue thiacalix[4]arene in 1,3-alternate conformation based ligands and tectons has been investigated. These two types of platforms have been equipped with pyridine, catechol, imidazole, pyrazole and, for the first time, oxamate units as coordinating sites. All compounds prepared were characterized in solution and in some cases in the crystalline state. Their binding propensity in solution towards transition metals has been determined and discussed. For some derivatives, their metal extracting properties have been investigated and presented. Finally, the formation of extended periodic architectures of the coordination network type in the crystalline state by self-assembly of calixarene based tectons and silver cation was achieved and presented

Les travaux réalisées lors de cette thèse s'intéressent aux dynamiques de mouvement, de réaction et de constitution des fonctions imines. Les aldéhydes les plus réactives pour cette réaction de condensation ont été identifiées. Un processus d'échange intramoléculaire aléatoire rapide a été observé entre le salicylaldéhyde et l'éthylènediamine dont la vitesse est contrôlée par les substituants, la longueur de la chaîne amine, le solvant et la température. Cette observation conduità l'élaboration de mouvements de déplacement d'abord non-directionnels puis développés pour devenir directionnels. Une sélectivité dynamique réactionnelle a été introduite sur des mélanges d'aldéhydes et d'amines. Elle a été baptisée simpléxité et est utilisée pour de la protection de fonctions. Enfin, la nature dynamique de l'imine a été étudiée à l'interface solide-liquide parmicroscopie à effet tunnel et montre une accélération et une amplification des produits formées sur la surface.

Les réseaux organiques covalents (COFs) sont des réseaux bidimensionnels et tridimensionnels assemblés seulement par des atomes légers, c’est-à-dire de la première et deuxième rangée du tableau périodique. Ceux-ci ont montré des propriétés de porosité pouvant être exploitées dans le stockage, dans la catalyse et dans la séparation moléculaire. La plupart de ces matériaux ont été obtenus par une réaction finale de condensation, ce qui nuit à leurs cristallisations, donc à l’homogénéité et à la caractérisation détaillée de ces matériaux. Les p-xylylènes de Thiele et Tschitschibabin sont des molécules qui ont suscité l’intérêt pour leurs structures et leurs propriétés magnétiques. Subséquemment, Wittig a démontré que le remplacement des fragments diphénylméthylène par des fragments fluorénylidène sur le p-xylylène de Thiele donne des molécules pouvant s’oligomériser pour former un tétramère. Dans notre étude, nous avons examiné l’assemblage de dérivés fluorénylidène dans le but d’obtenir un COF. Tout d’abord, un dérivé linéaire similaire à ce que Wittig a obtenu a été synthétisé afin de vérifier l’assemblage à partir d’un cœur spirobifluorényle. Ces molécules se sont assemblées en tétramère, comme prévu, et en hexamère. Ces deux résultats ont pu être rationalisés par une étude à l’état solide par diffraction des rayons-X. L’empilement tridimensionnel a également été étudié pour ces deux molécules. Subséquemment, des dérivés tétraédriques ont été synthétisés afin d’étudier leurs assemblages. Un premier dérivé est resté sous sa forme quinoïdale et ne s’est pas assemblé, alors qu’un second dérivé a mené à un dimère partiellement assemblé. La structure de ce dernier suggère la formation d’un polymère linéaire pour ce composé dans le cas où il aurait été possible de l’assembler complètement.
Covalent organic frameworks (COFs) are ordered two-dimensional and three-dimensional frameworks assembled only from light atoms in the first and second rows of the periodic table. These frameworks have shown properties that make them potentially useful in the storage of molecular guests, in catalysis and in separation. COFs are typically obtained by a final condensation reaction, which makes their crystallization difficult and leads to materials that are inhomogeneous and impossible to characterize in detail. The p-xylylenes of Thiele and Tschitschibabin are molecules that have attracted interest because of their structures and magnetic properties. Subsequently, Wittig demonstrated that replacing diphenylmethylene fragments in these structures by fluorenylidene units allowed their oligomerisation to form tetrameric structures. In our study, we have investigated the assembly of fluorenylidene derivatives to obtain COFs. First, a linear derivative similar to that obtained by Wittig was prepared to verify the feasibility of assembly from a spirobifluorenyl core. These compounds were found to oligomerise to form a tetramer, as expected as well as a hexamer. Both results have been rationalized by a study of the crystal structures by X-ray diffraction. The three-dimensional packing has also been analyzed. Subsequently, tetrahedral derivatives were synthesized to study the possibility of analogous assembly leading to COFs. A first derivative was found to remain in its quinoidal form rather than oligomerise and a second derivative resulted in a partially assembled dimer. The structure of the latter suggests that a linear polymer could be formed by a further reaction.