thesis

Multi-rotaxanes cycliques et linéaires assemblés au cuivre(I)Copper(I) templated syntheses and dynamic properties of cyclic and linear multi-rotaxanes : synthèse et propriétés dynamiques

Defense date:

Jan. 1, 2010

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Institution:

Strasbourg

Disciplines:

Chemistry

Authors:

Directors:

Abstract EN:

Since some years, many efforts have been made for the functionalisation of rotaxanes. Recently, the synthesis of a [3]rotaxane containing two zinc(II) porphyrins, behaving as an adaptable receptor towards the complexation of bidentate substrates such as 4,4'-bipyridine, has been reported. The association constants with this type of compounds vary with the presence or not of Cu(I) in the system, but in all the studied cases, they are above 106. The PhD work presented here is to improve the system of adaptable receptor. First, the synthesis and the study of two new cyclic [4]rotaxanes assembled with Cu(I), containing or not porphyrins, are reported. These metalated [4]rotaxanes behave as molecular receptors thanks to π-donor/π-acceptor interactions or coordination bonds. Very surprisingly, the porphyrinic [4]rotaxane has completely lost its coordination properties after demetalation because of the collapse of the structure on itself due to the coordination of two of four triazoles belonging to the axles on Zn2+ of the porphyrins. Then, the syntheses and the studies of linear multi-rotaxanes for the elaboration of a symmetrical double molecular shuttle are reported. In extension to this project, a linear [5]rotaxane containing two types of coordinating units, one bidentate and the other tridentate, was synthesized. This compound showed a remarkable selectivity towards the coordination of cations Zn2+ and Li+. Indeed, the addition of two equivalents of each metallic cations induce the quantitative coordination of Zn2+ on the tridentate chelate and Li+ on the bidentate chelate.

Abstract FR:

Depuis quelques années, la fonctionnalisation des rotaxanes est devenue un enjeu important. Récemment, le laboratoire a publié la synthèse d'un [3]rotaxane contenant deux porphyrines de Zn(II) se comportant comme un récepteur adaptable vis-à-vis de substrats bidentates tels que la 4,4'-bipyridine. Les constantes d'association avec ce type de composés varient selon que le système est métallé ou non par du Cu(I) mais dépassent dans tous les cas étudiés 106. Le travail de thèse présenté ici se situe dans le prolongement de ces travaux. Tout d'abord, la synthèse et l'étude de deux [4]rotaxanes cycliques assemblés au Cu(I), contenant ou non des porphyrines, sont décrites. Ces deux [4]rotaxanes de Cu(I) se sont comportés comme des récepteurs moléculaires, soit par interactions -accepteur/-donneur, soit par liaison de coordination. De façon inattendue, le [4]rotaxane porphyrinique a perdu ses propriétés de coordination après démétallation du fait de l'effondrement de sa structure due à une coordination intramoléculaire des triazoles des axes au Zn(II) des porphyrines. Ensuite, la synthèse et l'étude de multi-rotaxanes linéaires sont décrites en vue de l'élaboration d'une double navette symétrique. En marge de ce projet, la synthèse d'un [5]rotaxane linéaire, comportant deux types de motifs coordinants, l'un bidentate et l'autre tridentate, a été réalisée. Ce composé a montré de remarquables propriétés de coordination sélective vis-à-vis des cations Zn2+ et Li+. En effet, lorsque deux équivalents de ces deux métaux sont introduits en solution, le Zn2+ est coordiné au niveau des motifs tridentates et le Li+ au niveau des analogues de bipyridines, et ce de façon quantitative.