Academic literature on the topic 'Carbo-benzènes'

Les carbo-mères sont formellement obtenus par «enrichissement» en carbone de structures de Lewis mères quelconques. Le but de ce travail était de synthétiser des dérivés du carbo-mère de cycle du benzène (carbo-benzènes). Le premier chapitre décrit un processus optimisé pour la synthèse de carbo-benzènes. Il est fondé sur une stratégie de cyclisation de type [8+10] conduisant à un précurseur pivot [6]péricyclynedione pouvant subir une double addition de divers nucléophiles avant aromatisation réductrice. Dans le deuxième chapitre, une version hexasilylée du carbo-mère total du benzène est décrite. A cette occasion, une caractérisation structurale par DRX du précurseur hexaéthynyl-[6]péricyclyne a pu être établie. Dans le dernier chapitre, l’existence et le caractère aromatique du carbo-benzène de deuxième génération sont démontrés en version hexaphénylée. Des précurseurs hexaoxy[6]péricyclynes expansés ainsi que les [4] et [8]péricyclynes expansés ont été entièrement caractérisés<br>Carbo-mers are formally obtained by “carbon enrichment” of any parent Lewis structure. The goal of this work was to synthesize derivatives of the ring carbo-mer of benzene (carbo-benzenes). The first chapter describes a more effective process for the synthesis of carbo-benzenes. It is grounded on a [8+10] cyclization strategy affording a versatile [6]péricyclynedione precursor, which can undergo double attack by various nucleophiles prior to reductive aromatization. In the second chapter, a hexasilylated version of the total carbo-mer is reported. These efforts allowed for a structural characterization by X-ray diffraction of the hexaethynyl-[6]pericyclyne precursor. In the final chapter, the existence and the aromatic character of the carbo-benzene of second generation are demonstrated in the hexaphenyl series. Expanded hexaoxy[6]pericyclyne precursors, as well as expanded [4] and [8]pericyclynes were fully characterized

La thématique de recherche développée pour ce doctorat est centrée sur la synthèse et la caractérisation de molécules hautement insaturées et enrichies en carbone de type carbo-mères, portant des substituants chromophores, notamment de type polycyclique et hétérocyclique azoté. La première partie concerne la synthèse de carbo-benzènes quadripolaires portant des fluorophores hydrocarbonés de type fluorène, soit directement connectés au noyau carbo-benzénique, soit séparés de ce dernier par l'intermédiaire d'un lien acétylénique. La deuxième partie porte sur la synthèse de carbo-benzènes para-disubstitués par des fluorophores hétérocycliques azotés (indoles et carbazoles) et de deux types d'analogues : des carbo-cyclohexadiènes, macrocycliques mais non-macro-aromatiques, et des carbo-butadiènes, références acycliques présentant un enchaînement conjugué commun aux deux autres séries. Des représentants de ces trois sous-familles de molécules carbo-mères ont été préparés, et une étude comparative de leurs caractéristiques physico-chimiques a été réalisée. Enfin, le dernier chapitre porte sur la synthèse et la fonctionnalisation d'isoindoles dans le but de les accrocher à un cœur carbo-benzénique. Ce travail a permis de mettre en évidence le caractère électrophile particulier du 3-chloro-2-phénylisoindole-1-carbaldéhyde conduisant notamment à un réarrangement original du noyau isoindole en dérivé amino-isochromanone. Les résultats présentés dans cette thèse ouvrent des perspectives inédites en chimie des hétérocycles azotés et en chimie des carbo-mères, et plus généralement des polyacétyléniques aromatiques (notion de " p-frustration "). De plus, l'étude préliminaire de propriétés photophysiques de deux des carbo-benzènes décrits dans ce manuscrit laisse entrevoir des possibilités d'applications en optique non-linéaire du troisième ordre, et notamment en absorption à deux photons<br>The project developed for this PhD thesis is focused on the synthesis and characterization of highly unsaturated and carbon-enriched molecules called carbo-mers, substituted by polycyclic and heterocyclic chromophoric groups. The first part of the work concerns the synthesis of quadrupolar carbo-benzenes bearing purely hydrocarbon fluorene substituents, which are either directly connected to the carbo-benzene ring or separated from it by acetylenic linkers. The second part deals with the synthesis of carbo-benzenes substituted by nitrogen-containing heterocycles (indoles or carbazoles) and of two series of analogs: macrocyclic but non macro-aromatic carbo-cyclohexadienes, and carbo-butadienes, which can be viewed as the acyclic references of the two other series. Selected representatives of these three sub-families of carbo-mers were prepared, and a comparative study of their physico-chemical properties was conducted. The last chapter addresses the synthesis and functionalization of isoindoles in view of anchoring them to a carbo-benzene ring. This work has highlighted the peculiar electrophilic character of 3-chloro-2-phenylisoindole-1-carbaldehyde, leading to an original rearrangement of the isoindole core into an amino-isochromanone. The results presented in this thesis open unprecedented perspectives in both the chemistry of nitrogen-containing heterocycles and carbo-mers, and more generally of aromatic polyacetylenics (notion of "p-frustration"). Finally, the study of photophysical properties of two carbo-benzenes described in this manuscript suggests potential applications in third order nonlinear optics, and in particular in two-photon absorption

Une molécule carbo-mère est définie par l'insertion d'unités C2 dans chaque liaison de la structure de Lewis d'une molécule mère quelconque. Le but de ce travail est d'évaluer la compatibilité fonctionnelle et les propriétés de pont conjugué du noyau p-carbo-phénylène. Le premier chapitre décrit la synthèse d'un carbo-chromophore à substituants donneur-accepteur 4-méthoxyphényle/4-pyridinyle via un [6]péricyclyne dissymétrique original. Ses propriétés spectroscopiques et optiques (EFISH) ont été mesurées et comparées à celles de nouvelles molécules p-oligophényléthynylènes zwitterioniques à terminaisons 4-benzénolate/méthylpyridinium-4-yle. La synthèse et la caractérisation cristallographique d'un diéthynyl-carbo-benzène sont exposées ; les fonctions éthynyles pourraient en effet servir de point d'ancrage à des substituants variés. Le deuxième chapitre traite de la synthèse et du dédoublement stéréochimique partiel du premier carbo-silolane, équivalent rédox du carbo-silole<br>A carbo-mer molecule is defined by the insertion of C2 units into each bond of the Lewis structure of any parent molecule. The aim was here to explore the functional compatibility and the conjugated bridge properties of the p-carbo-phenylene unit. The first chapter describes such a carbo-chromophore with donor (4-methoxyphenyl) and acceptor (4-pyridinyl) substituants. The synthesis proceeds through an original dissymmetric [6]pericyclyne. The spectroscopical and optical (EFISH) properties of this chromophore were investigated and compared with those of new zwitterionic p-oligophenylethynylene chromophores with 4-benzenolate/methylpyridinium-4-yl termini. The synthesis and X-ray crystal structure of a diethynyl-carbo-benzene are then reported; the ethynyl functions might indeed serve as anchoring points for various substituants. The second chapter deals with the synthesis and partial stereochemical resolution of the first carbo-silolane, a redox equivalent of carbo-silole

Le manuscrit est divisé en six chapitres et deux parties indépendantes, la première étant consacrée à l'étude de l'effet de substituants nitro sur des ligands phosphines aromatiques (L). Une série de (N-phényl-benzimidazol-1-yl)diphénylphosphines substituées par 1 à 3 groupes nitro à différentes positions des noyaux N-phényle et benzimidazolyle, a été synthétisée, et comparée au parent non nitré et à l'homologue N-méthyl-benzimidazolium cationique. Dans les complexes trans-L2RhICl(CO) correspondants, des variations faibles mais systématiques de la fréquence d'élongation C=O IR et du déplacement chimique RMN 103Rh fournissent une quantification empirique des effets régio-spécifiques des substituants nitro sur le caractère donneur global du ligand. Les produits secondaires dinucléaires (µ-CO)(LRhCl)2 donnent des cristaux de clathrate uniques à teneur élevée (6,7:1) en solvate de dichlorométhane. La deuxième partie, regroupant cinq chapitres, concerne l'étude de nouveaux types de carbo-mères fortement p-conjugués, principalement conçus pour pallier la faible solubilité limitante du noyau carbo-benzène. La synthèse et la caractérisation des hexaaryl-carbo-benzènes de référence sont revisitées. Une voie de synthèse en 12 étapes améliorée du dérivé hexaphényle connu et de l'homologue p-bis-3,5-di-tert-butylphényle est décrite. Les deux carbo-benzènes ont été entièrement caractérisés, en particulier par analyse par diffraction des rayons X et par électrochimie. Leur utilisation dans les cellules solaires photovoltaïques organiques s'est avérée freinée par leur faible solubilité empêchant la formation de couches minces de haute qualité. Le troisième chapitre porte sur une série de p-dialkyl-tétraphényl-carbo-benzènes à deux chaînes aliphatiques R = CnH2n +1, n = 2, 4, 8, 14, 20. Leur synthèse basée sur l'addition nucléophile de RMgBr sur la [6]péricyclynedione clé conduit à la fois aux dialkyl- et mono-alkyl-carbo-benzènes réduits, le processus de réduction étant supprimé en utilisant un réactif RLi/CeCl3. Une augmentation spectaculaire de la solubilité dans les solvants chlorés a été observée pour n = 8. Un empilement p-p direct des cycles en C18, guidé par les forces de dispersions aliphatiques, a été montré pour la première fois dans la structure cristalline du dérivé bis-tétradécyle, appuyant l'existence de l'allotrope du carbone 3D ?-graphityne (carbo-mère putatif du graphite). Le quatrième chapitre décrit deux trialkoxyaryléthynyl-tétraphényl-carbo-benzènes et l'étude des propriétés mésogènes de l'un d'entre eux. Une mésophase rectangulaire colonnaire, mise en évidence à 115 °C par des analyses DSC, POM et PXRD, ouvre des perspectives pour une étude systématique des cristaux liquides apparentés. Les constantes du réseau 3D sont cohérentes avec les images STM 2D du carbo-mésogène sur HOPG. Le cinquième chapitre décrit trois carbo-mères de squelette de bis- et ter-phényles, conçus pour leur relation aux fils moléculaires OPP ou OPE. Un carbo-terphényle a montré un très faible potentiel de réduction (-0,39 V/SCE), sans précédent en série carbo-mère. Dans le dernier chapitre, de nouveaux types de carbo-mères sont illustrés: les carbo-barrélènes et les carbo-stilbènes. Leur préparation repose sur l'addition de triyne dinucléophiles sur un ou deux équivalents d'un précurseur [6]péricyclyne (di)one. Dans la série tricyclique, deux carbo-barrélènes non macro-aromatiques et un dérivé bis-butatriénique partiellement réduit, se sont révélés suffisamment stables pour permettre une caractérisation complète, y compris par cristallographie. Le rôle de cage d'un carbo-barrélène vis-à-vis de petites molécules telles que NH4+, même si elle n'a pas encore été clairement établie, a été étudiée théoriquement et expérimentalement. Les carbo-stilbènes ont été obtenus sous forme de mélanges. En l'absence d'analyse cristallographique, ils ont été attribués aux diastéréoisomères cis et trans sur la base de la spectroscopie RMN 1H et des calculs DFT<br>The manuscript is divided into six chapters and two independent parts, the first part being dedicated to the investigation of the effect of nitro substituents on aromatic phosphine ligands (L). A series of (N-phenyl-benzimidazol-1-yl) diphenylphosphines substituted with 1 to 3 nitro groups at different positions of the N-phenyl and benzimidazolyl cores, were synthesized, and compared with the non-nitrated parent and cationic N-methyl-benzimidazolium counterpart. In the corresponding trans-L2RhICl(CO) complexes, prepared in two steps and fully characterized, moderate but systematic variations of the C=O IR stretching frequency and 103Rh NMR chemical shift provide an empirical quantification of regio-specific effects of the nitro-substituents on the global donating character of the P-ligand. Dinuclear (µ-CO)(LRhCl)2 side-products were shown to give unique clathrate crystals with a high content (6.7:1) of dichloromethane solvate. The second part, gathering five chapters, concerns the study of new types of highly p-conjugated carbo-mers, primarily devised to palliate the limiting poor solubility of the aromatic C18 carbo-benzene core. The synthesis and characterization of reference hexaaryl-carbo-benzenes are revisited. An improved 12-step synthetic route to the long known hexaphenyl derivative and p-bis-3,5-di-tert-butylphenyl homologue is described. Both carbo-benzenes were fully characterized, in particular by X-ray diffraction analysis and electrochemistry. Their use in organic photovoltaic solar-cells was found to be hampered by their very low solubility preventing the formation of high quality thin films. The third chapter focusses on a series of p-dialkyl-tetraphenyl-carbo-benzenes with two aliphatic chains R = CnH2n+1, n = 2, 4, 8, 14, 20. The synthetic route based on nucleophilic addition of RMgBr to a key [6]pericyclynedione ultimately led to both the dialkyl- and reduced mono-alkyl-carbo-benzenes, the reduction process being found suppressed by using a RLi/CeCl3 reactant. A dramatic enhancement of solubility in chlorinated solvents was observed for n = 8. A direct p-p stacking of C18 rings, driven by aliphatic dispersions forces, could be evidenced for the first time in the X-ray crystal structure of the bis-tetradecyl derivative, giving experimental support to the existence of the a-graphityne 3D carbon allotrope (putative carbo-mer of graphite). The fourth chapter describes two trialkoxyarylethynyl-tetraphenyl-carbo-benzenes and the study of the mesogen properties of one of them. A columnar rectangular mesophase, evidenced at 115 oC by DSC, POM and PXRD analyses, opens prospects for a systematic study of related liquid crystals. The 3D lattice constants are consistent with 2D STM images of the carbo-mesogen deposited on HOPG. The fifth chapter reports on three skeletal carbo-mers of bis- and ter-phenyls, devised for their acquaintance with OPP or OPE molecular wires. A carbo-terphenyl was found to exhibit a very low first reduction potential (-0.39 V/SCE), unprecedented in the carbo-mer series. In the last chapter, new types of carbo-mers are exemplified: carbo-barrelenes and carbo-stilbenes. Their preparation relies on the addition of triyne dinucleophiles to either one or two equivalents of a [6]pericyclyne(di)one precursor. In the tricyclic series, two non-macroaromatic carbo-barrelenes and one partially reduced bis-butatrienic derivative, both containing two sp3-C bridgeheads, were found to be sufficiently stable to allow full characterization, including by crystallography. The cage-ability of a carbo-barrelene toward small molecules such as NH4+, albeit not clearly proven yet, was investigated both theoretically and experimentally. The carbo-stilbene product was evidenced as an unseparated mixture of two isomers. In the absence of crystal of suitable quality for crystallography, they were assigned to the cis and trans diastereoisomers on the basis of 1H NMR spectroscopy and DFT calculations

Le sujet concerne l'étude de chromophores carbo-benzéniques (dérivés du carbo-mère de cycle du benzène, C18H6) dans le but d'étendre la variété des cibles, des méthodes de synthèses et des propriétés physico-chimiques. Le premier chapitre est consacré à l'optimisation de la synthèse d'une [6]péricyclynedione, précurseur clé ouvrant un accès " rapide " à des carbo-benzènes quadripolaires par aromatisation réductrice d'un précurseur hexaoxy[6]péricyclyne. Lors de la préparation d'un représentant de cette famille, le p-dianisyl-carbo-benzène, deux chromophores de types inédits ont également été isolés : un carbo-cyclohexadiène, résultant d'une réduction partielle du précurseur péricyclynique, et un dihydro-carbo-benzène, provenant d'une sur-réduction du même précurseur. Les propriétés spectroscopiques, électroniques et optiques de ces trois chromophores ont été étudiées. Le second chapitre envisage une nouvelle rétrosynthèse de carbo-benzènes, mettant en jeu la métathèse séquentielle cyclisante de trois synthons dipropynylbutatriènes (voie a). Dans cette perspective, une série de nouveaux dialcynylbutatriènes a été préparée. Le troisième chapitre aborde l'étude d'une voie pouvant conduire alternativement à des carbo-benzènes aromatiques, ou à des carbo-quinoïdes envisageables ici pour la première fois. Il s'agit ici d'obtenir le macrocycle en C18 par le couplage séquentiel respectivement de trois ou deux unités bis-gem-dihalovinylidènes (voie b et c). Un quatrième chapitre, plus conceptuel, rapporte une étude préliminaire de la réactivité de carbo-énolates en présence de catalyseurs au palladium<br>The subject of this study concerns carbo-benzenic chromophores (ring carbo-mers of benzene derivatives) and more particularly the broadening of the variety of targets, synthetic methods and physico-chemical properties. The first chapter is devoted to the synthesis optimization of a [6]pericyclynedione, considered as a key precursor giving a " quick " access to quadrupolar carbo-benzenes by reductive elimination of the corresponding hexaoxy[6]pericyclynes. During the preparation of a representative of this family, the p-dianisyl-carbo-benzene, two unprecedented chromophores have also been isolated: a carbo-cyclohexadiene, resulting from a partial reduction of the pericyclynic precursor, and a dihydro-carbo-benzene, coming from an over-reduction of the same precursor. The spectroscopic, electronic and optical properties of these three chromophores have been studied. The second chapter concerns a new retrosynthesis of carbo-benzenes, involving the sequential ring closing metathesis of three dipropynylbutatriene units (path a). Within this prospect, a series of new dialkynylbutatrienes has been prepared. The third chapter deals with the study of an alternative approach to aromatic carbo-benzenes or carbo-quinoids envisioned here for the first time. The C18 macrocycles are aimed here by sequential coupling of respectively three or two bis-gem-dihalovinylidene units (path b and c). A forth chapter, more conceptual, relates a preliminary study of carbo-enolates reactivity, especially towards palladium catalysts