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Matériaux poreux à base de complexes de macrcycle calixareniques à usage catalytique, thérapeutique et environnemental

PHC : Utique
Codes du projet : 15G1212 -- Campus N° 32817RG
Domaine : Chimie
Intitulé : Matériaux poreux à base de complexes de macrcycle calixareniques à usage catalytique, thérapeutique et environnemental
Porteur(s) : LUNEAU Dominique, ABIDI Rym
Date de début : 01/01/2015
Date de fin : 31/12/2017

L’objectif du projet est d’élaborer des matériaux poreux à base de polymères de coordination de macrocycles de calix[n]arènes.Les polymères de coordination désignent l’ensemble de composés dans lesquels des ions métalliques et des moléculesorganiques (ligands pontant) sont connectés en réseaux 1D, 2D ou 3D. Leur intérêt a été pendant longtemps essentiellementd’ordre académique et limité à certaines thématiques telles que les matériaux moléculaires magnétiques. A la fin des années 90la découverte que certains polymères de coordination 3D pouvaient adsorber des gaz de façon réversible les a propulsés dansles applications industrielles associées à la porosité (échange d’ions, catalyse et adsorption). Les polymères de coordinationporeux plus connus sous l’appellation Metal Organic Framework (MOF) ont deux avantages considérables sur les autres solidesporeux : leur surface d’adsorption est plus élevée et la taille des pores est ajustable du fait de la grande flexibilité dans leurconception à partir de briques moléculaires variées. Le nombre important de combinaisons envisageables dû à la diversité desligands et des métaux utilisables a déjà permis la conception de composés poreux, avec des tailles de pores différentes et denombreux autres restent à découvrir. Les MOFs présentent des performances inégalées pour l’adsorption des gaz, en particulierl’hydrogène ou le dioxyde de carbone qui sont au centre de nos préoccupations sociétales en termes d’énergie et dedéveloppement durable. Ils peuvent être également utilisés pour la délivrance de médicaments.La majeure partie des ligands organiques employés pour la synthèse des MOFs sont des polycarboxylates et des polyazotés. Lechoix du groupe carboxylate tient du fait qu’il forme des liaisons relativement fortes dû à son caractère ionique et du fait qu’il offrede nombreux modes de coordination monodentate ; bidentate ou pontant. Les possibilités structurales sont donc potentiellementnombreuses pour un même ligand. La taille des pores des composés peut être modulée en modifiant la chaîne carbonée reliantles groupes carboxylates.Nous proposons d’utiliser les macrocycles calixaréniques comme ligand pontant pour élaborer un nouveau type de MOFs. Il s’agitd’une approche complètement nouvelle. L’incorporation des calix[n]arènes dans les charpentes métal-organique de type MOFpermettrait une grande modularité des pores. En effet, les calixarènes ont des structures macrocycliques de tailles modulablespossédant une cavité hydrophobe capable d’inclure des invités (type host-guest) tel que des molécules de solvants et d’adsorberdes gaz tel que le CO2. De façon étonnante, il n’y a pas de MOFs à base de calixarènes.Point fort : Les matériaux poreux que nous visons dans ce projet, combineront les deux niveaux de porosité associés à la fois auligand et à la structure polymérique. Ces derniers pourraient être utilisés pour le stockage des gaz tels que l’hydrogène ou ledioxyde de carbone et des applications dans le domaine de l’énergie et de l’environnement. Les autres applications potentiellesont la catalyse, la détection de polluants et la délivrance de médicaments.

Objectifs

Les calixarènes sont des macrocycles formés de n unités phénoliques (n = 4-20) reliées entre elles par des ponts méthyléniques au niveau des positions ortho de la fonction hydroxyle. Ils présentent une zone hydrophile au niveau des groupements hydroxyle qui est nommée « partie basse » et une cavité hydrophobe entre les noyaux benzéniques qui est appelée « partie haute» . Les carboxylates étant les groupes les plus couramment utilisés pour la construction de MOF, c’est la fonctionnalisation que nousavons retenue pour les calixarènes. Dans le cadre d’une collaboration précédente entre les équipes de Lyon et de Bizerte et d’unethèse en cotutelle nous avons exploré la chimie de coordination du calix[4]arène diacide méthoxycarboxylique (calix). Descristaux ont été obtenus et leur structure déterminée par diffraction des rayons X sur monocristaux pour plusieurs métaux. Laformule des composés [MII2(calix)2(H2O)3(DMF)2] (M= Mn, Cu, Co, Zn) et la structure moléculaire est la même pour tous lesmétaux. La structure cristalline est constituée d’enchainements d’entités neutres [MnII2(calix)2] centrosymétriques formées pardeux ions de manganèse(II) coordinés à quatre groupes carboxylates venant de quatre macrocycles calixarèniques. L’examen dela structure montre que l’assemblage forme des canaux et que les structures ont une porosité de 25%. Ce résultat confirmel’intérêt de développer les MOFs à base de macrocycles calixarèniques.L’objectif du présent projet est de développer l'approche présentée ci-dessus et d'étendre le champ d'application de ce nouveautype de polymères de coordination poreux.1) En utilisant les macrocycles de tailles supérieures comme les calix[6]arènes et les calix[8]arènes afin d’augmenter la taille despores ou utiliser des macrocycles de types azacalixarène.2) En jouant sur le nombre et la position, basse ou haute, des carboxylates introduits, ainsi que sur la conformation du macrocycle.Par exemple dans le cas du calix[4]arène substitué par quatre fonctions acide méthoxycarboxylique la conformation 1,3-alternéedevra être recherchée.3) En faisant varier l'ion métallique afin de moduler la connectivité et les propriétés.

Résultats

NR

Informations supplémentaires

NR

Université Claude Bernard Lyon 1

Partenaire français
Villeurbanne
http://www.univ-lyon1.fr/

Laboratoire(s) ou unité(s) de recherche
Laboratoire des multimatériaux et Interface UMR 5615


Responsable(s)
Dominique LUNEAU - Laboratoire LMI - Villeurbanne - Tél : 0472431418 - Email : luneau@univ-lyon1.fr

Université de Carthage

Partenaire tunisien
Tunis
www.ucar.rnu.tn

Laboratoire(s) ou unité(s) de recherche
Laboratoire d'Application de la Chimie auxRessources et Substances Naturelles et àl'Environnement LACReSNE


Responsable(s)
Rym ABIDI - Laboratoire LACReSNE - Tunis - Tél : 21672590517 - Email : abidi_rym@yahoo.fr

Synthèse et coordination de dérivés des calix[n]arènes

Cotutelle - These - En cours
Par : Marwa BOUTAR
Début de thèse : 01/01/2015
Présenté le : 01/01/2019
A : En cours
Co-directeurs :
  • LUNEAU Dominique
  • Université Claude Bernard Lyon 1, Villeurbanne
  • ABIDI Rym
  • Université de Carthage, Tunis

Synthèse et coordination de dérivés azacalixarènes

Cotutelle - These - En cours
Par : Haifa JANADI
Début de thèse : 01/01/2015
Présenté le : 01/01/2019
A : En cours
Co-directeurs :
  • LUNEAU Dominique
  • Université Claude Bernard Lyon 1, Villeurbanne
  • ABIDI Rym
  • Université de Carthage, Tunis

    Conférences et séminaires

    NR

    NR
    NR
    A : NR
    Du : 01/01/2016
    Au : 01/01/2016
    Participants :
    NR

    Appel à projet 2017

    L'appel à projet 2017 pour le PHC Utique est ouvert sur le site de Campus France du 16 février au 18 avril 2016

    PHC 01