Nouveaux systèmes π-conjugués polycycliques donneurs et accepteurs d'électrons pour les matériaux avancés
Institution:
Aix-Marseille 2Disciplines:
Directors:
Abstract EN:
Organic electron donors and acceptors are currently of broad fundamental and technological interests. Their potential covers a wide range of applications such as semiconductors and nonlinear optical materials. The thesis involves the syntheses of new polycyclic acceptors ("Janus diones") starting from 2,3,6,7-naphthalenetetracarboxylic acid, their derivatization and preparation of model two-photon absorbing (TPA) fluorophores. The precursor of the target acceptor, 2,3,6,7- naphthalenetetracarboxylic acid dianhydride was isolated for the first time as the individual compound. Wittig reaction of this compound (and the parent pyromellitic dianhydride) with a stabilized phosphorus ylide yielded a mixture of isomeric bis-phthalides, which appeared to be excellent models for the study of strong C(sp2)-H···O hydrogen bonds. The target acceptors were finally produced by the rearrangement and decarboxylation of the corresponding phthalides. Further reactions of "Janus diones" afforded new efficient model TPA fluorophores and octacyanotetramethylene derivatives. The latter possess unique electrochemical redox properties. Another part of the thesis is dedicated to the synthesis and studies of a new promising electron donating heterocyclic system derived from indolo[3,2-b]carbazole. A convenient three-step synthesis of the target donor was developed. The new parent heterocycle exhibits, in particular, high thermal stability and unprecedented one- and two-photon optical properties. It can serve as a promising building block for the preparation of TPA fluorophores and semiconducting advanced materials
Abstract FR:
Les composés organiques donneurs (D) et accepteurs (A) d’électrons font l’objet d’un grand intérêt théorique et technologique à l’heure actuelle. Leur domaine d’application est très vaste allant des semi-conducteurs aux chromophores pour l’optique non linéaire. La première partie de ces travaux de thèse porte sur la synthèse et la dérivation de nouveaux motifs polycycliques accepteurs ("diones de Janus") à partir de l’acide 2,3,6,7- naphtalènetétracarboxylique, et de leur incorporation dans des fluorophores à forte absorptivité biphotonique (ABP). Le précurseur de l'accepteur cible, le dianhydride de l’acide 2,3,6,7- naphtalènetétracarboxylique, a été isolé pour la première fois à l’état pur. Une condensation de Wittig de ce dianhydride (ainsi que de son homologue pyromellitique) avec un ylide phosphoré stabilisé conduit à un mélange de bis-phtalides isomères, qui se sont par ailleurs révélés être d’excellents modèles pour l’étude de liaisons hydrogène fortes de type C(sp2)-H···O. Les accepteurs envisagés ont été finalement préparés par réarrangement suivi d’une décarboxylation des phtalides correspondants. La dérivation des "diones de Janus" a ensuite permis la préparation de nouveaux fluorophores à forte absorptivité biphotonique, ainsi que des dérivés de type octacyanotétraméthylène possédant des propriétés électrochimiques remarquables. La seconde partie de ses travaux repose sur la synthèse et l’étude d’un hétérocycle donneur d’électrons original dérivé de l’indolo[3,2-b]carbazole. Une synthèse efficace de ce composé a été développée en seulement trois étapes. Ce nouveau donneur présente, en particulier, une stabilité thermique élevée et des propriétés optiques mono- et biphotoniques sans précédent. Ce composé est un motif prometteur pour la conception de nouveaux fluorophores biphotoniques ou de matériaux semi-conducteurs avancés