Immobilisation de dérivés du cryptophane-A sur des surfaces planes SiO2/or et or ainsi que sur

277 Pages·2016·14.32 MB·French

by  Elise Siurdyban

Immobilisation de d´eriv´es du cryptophane-A sur des
surfaces planes SiO2/or et or ainsi que sur des
nanoparticules magn´etiques
Elise Siurdyban
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Elise Siurdyban. Immobilisation de d´eriv´es du cryptophane-A sur des surfaces planes SiO2/or
et or ainsi que sur des nanoparticules magn´etiques. Chimie-Physique [physics.chem-ph]. Uni-
versit´e de Bordeaux, 2015. Fran¸cais. <NNT : 2015BORD0149>. <tel-01243862>
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THÈSE PRÉSENTÉE
POUR OBTENIR LE GRADE DE

DOCTEUR DE

L’UNIVERSITÉ DE BORDEAUX
ÉCOLE DOCTORALE DES SCIENCES CHIMIQUES
SPÉCIALITÉ CHIMIE PHYSIQUE

Par Elise SIURDYBAN

Immobilisation de dérivés du cryptophane-A sur des
surfaces planes SiO /or et or ainsi que sur des
2
nanoparticules magnétiques

Sous la direction de : Thierry BUFFETEAU
(co-directeur : Luc VELLUTINI)

Soutenue le 14 Octobre 2015

Membres du jury :

M. RAVAINE, Serge Professeur, Président
Université de Bordeaux
M. BANTIGNIES, Jean-Louis Professeur, Rapporteur
Université Montpellier 2
M. CHEVOLOT, Yann Directeur de Recherche, Rapporteur
Ecole Centrale de Lyon
M. BROTIN, Thierry Directeur de Recherche, Examinateur
Ecole Normale Supérieure de Lyon
M. HUMBLOT, Vincent Chargé de Recherche, Examinateur
Université Pierre et Marie Curie
M. BUFFETEAU, Thierry Directeur de Recherche, Directeur de thèse
Université de Bordeaux
M. VELLUTINI, Luc Maitre de Conférence, Directeur de thèse
Université de Bordeaux
Mme HEUZE, Karine Chargée de Recherche, Invitée
Université de Bordeaux

A ma mère

Remerciements
Je tiens à exprimer mes plus sincères remerciements à toutes les personnes que j’ai pu
rencontrer grâce à cette thèse.
Tout d’abord, je souhaite remercier Monsieur Jean-Louis Bantignies et Monsieur Yann
Chevolot d’avoir accepté de juger mon travail en tant que rapporteur. Merci également à
Monsieur Serge Ravaine, Monsieur Vincent Humblot, Monsieur Thierry Brotin et Madame
Karine Heuzé d’avoir accepté de participer à ce jury de thèse.
J’ai eu la chance de travailler dans deux groupes de l’Institut des Sciences Moléculaires
(ISM) : le groupe de spectroscopie moléculaire (GSM) et le groupe de chimie moléculaire et
matériaux (C2M). Je tiens à exprimer toute ma gratitude à Monsieur Vincent Rodriguez, chef
du groupe GSM et à Monsieur Thierry Toupance, chef du groupe C2M, pour avoir accepté de
m’accueillir au sein de leurs équipes.
Je voudrais remercier tout particulièrement mes deux directeurs de thèse, Thierry
Buffeteau et Luc Vellutini, qui ont toujours été disponible pour moi et avec qui j’ai
énormément apprécié travailler durant ces trois années. Je tiens à présent à m’adresser plus
personnellement à vous deux. Thierry, cela fait maintenant 5 ans que l’on a commencé à
travailler ensemble depuis mon stage de master 1. J’ai énormément appris à tes côtés grâce à
ta rigueur scientifique, ta pédagogie et ta gentillesse. Ainsi, j’ai pu acquérir de solides
connaissances en spectroscopie infrarouge qui vont m’être très utile pour la suite. Luc, grâce à
toi j’ai découvert la chimie de surface et un vocabulaire que je ne comprenais pas toujours :
rampe à vide, schlenk, hydrosilylation, etc. Mais grâce à tous tes conseils et à ta patience, j’ai
énormément appris expérimentalement dans ce domaine qui m’était inconnue jusqu’au début
de cette thèse. Je vous remercie, encore une fois, pour ces trois années de thèse, au cours
desquelles j’ai beaucoup appris à vos côtés, grâce à vos compétences scientifiques, votre
soutient et votre confiance. J’espère que dans le futur nous aurons l’occasion de travailler de
nouveau ensemble, car cela va me manquer.
Je tiens à remercier Karine Heuzé pour son aide précieuse concernant la partie
nanoparticule magnétique. Nous avons ensemble réalisé de belles « croûtes » d’or sur ces
dernières. Merci à Colette Belin qui m’a formé à l’AFM avant de partir à la retraite. Je
n’oublierai pas nos longues heures devant cet appareil (un peu capricieux) à discuter, ainsi
que sa gentillesse et sa disponibilité. Je souhaite aussi remercier Lydie Bourgeois, avec qui
j’ai pu réaliser quelques mesures d’absorption atomique. Je tiens également à exprimer un
grand merci à Thierry Brotin sans qui rien n’aurait été possible, puisqu’il nous a synthétisé les
cryptophanes nécessaire à ce travail de thèse.
D’autre part, j’ai eu la chance de travailler à l’ISM dans un cadre agréable, chaleureux
et très sympathique, je souhaite donc remercier tous les permanents et non-permanents des
groupes GSM et C2M.
Une thèse c’est aussi de belles rencontres. Antoine, un seul regard aura suffit. Je tiens à
t’adresser un énorme merci pour ton soutient durant ces deux dernières années. Toi, qui a
subit la période rédaction (quoique tu t’es enfuis quelques mois aux Etats-Unis) et la période
préparation de la soutenance avec les passages de stresse et de doute, mais tu as toujours su
me rassurer face à mon manque de confiance en moi: « Elise, c’est la plus forte ».
Un grand merci à Flavie et Margot avec qui j’ai partagé le bureau ces derniers temps, où
l’on pouvait parler vêtement, tricot, promo, pâtisserie, etc. Aux anciens que j’ai vu partir les
uns après les autres : Flavio (en fait c’était facile la thèse), Tatiana, Mathilde, Coralie, Liuba
et Matthieu. Merci aussi à Amandin « e », Guillaume et Marie-France, nous avons commencé
ensemble et on y est arrivé. Bonne chance à Guillaume et Marie-France pour leurs
soutenances qui aura lieu dans quelques semaines. Merci à Yannick avec qui j’ai partagé le
labo cette dernière année et je tiens à te souhaiter bon courage pour la suite de tes greffages.
Mais une thèse c’est aussi l’organisation de nombreuses activités entre étudiants, post-
doc et Fred. Merci Fred pour l’organisation de week-end ski l’hiver et randonnée l’été. Je
n’oublierai pas non plus les soirées plages/barbecue du moi de juillet, ni les soirées burger et
bière dans les pubs.
Un grand merci à Leslie qui a toujours été là et qui a pu venir à ma soutenance, je te
souhaite bonne chance pour ton concours de professeur des écoles. Merci aussi à Marion à qui
je souhaite bonne chance pour sa thèse qui se termine dans un an. On s’est connue en licence
de Physique-Chimie et on en a fait du chemin depuis.
Pour terminer, j’adresse une pensée particulière à ma mère qui m’a toujours soutenu et
qui a tout sacrifié pour que je puisse faire des études.
Mais ne surtout pas oublier : la spectro, c’est rigolo et l’IR, c’est super !

Table des matières

Introduction générale ............................................................................................................... 1
Chapitre 1 : Etude bibliographique ...................................................................................... 11
Introduction ..........................................................................................................................................15
I. Les cryptophanes ..............................................................................................................................16
1 – Généralités ...................................................................................................................................16
a) Description générale ................................................................................................................16
b) Synthèse du cryptophane-A .....................................................................................................19
i. La méthode directe ...............................................................................................................19
ii. La méthode « template » .....................................................................................................19
2 - Propriétés d’encapsulation du cryptophane-A .............................................................................21
a) L’encapsulation du xénon ........................................................................................................22
b) L’encapsulation de molécules neutres .....................................................................................24
3 - Les dérivés hydrosolubles du cryptophane-A ..............................................................................27
a) Synthèse des dérivés hydrosolubles du cryptophane-A ...........................................................27
b) Encapsulation de molécules neutres par les cryptophanes hydrosolubles ...............................29
i. Résultats de dichroïsme circulaire électronique (ECD) .......................................................29
ii. Résultats de dichroïsme circulaire vibrationnel (VCD) ......................................................29
iii. Résultats de RMN 1H.........................................................................................................30
c) Encapsulation de cations par les cryptophanes hydrosolubles .................................................32
i. Résultats de spectroscopie UV-visible et de dichroïsme circulaire électronique (ECD) .....32
ii. Résultats de dichroïsme circulaire vibrationnel (VCD) ......................................................34
iii. Résultats de RMN 133Cs et 205Tl ........................................................................................35
iv. Résultats de calorimétrie à titrage isotherme (ITC) ...........................................................36
II. Les monocouches auto-assemblées (SAMs) ..................................................................................37
1 - Principe de formation de SAMs sur des surfaces SiO ................................................................38
2
a) Mécanisme de formation des SAMs sur des surfaces SiO .....................................................38
2
b) Paramètres influençant la qualité des SAMs sur les surfaces SiO … ......................................41
2
2 - Principe de formation de SAMs sur des surfaces d’or .................................................................44

a) Mécanisme de formation des SAMs sur des surfaces d’or ......................................................45

b) Paramètres influençant la qualité des SAMs sur les surfaces d’or ..........................................46

III. Immobilisation de calixarènes sur des surfaces .........................................................................47
1 - Les calixarènes .............................................................................................................................48
a) Description générale ................................................................................................................48
b) Propriétés d’encapsulation des calixarènes ..............................................................................49
2 - Immobilisation de calixarènes sur des surfaces ...........................................................................51
a) Immobilisation de calixarènes sur des surfaces SiO ...............................................................51
2
b) Immobilisation de calixarènes sur des surfaces d’or ...............................................................54
IV. Intérêt d’immobiliser des cryptophanes sur une surface ...........................................................56
Références bibliographiques................................................................................................................58