Synthesis and characterizations of new coordination or supramolecular materials with clusters of transition elements

Synthèses et caractérisations de nouveaux matériaux de coordination ou supramoléculaires à clusters d’éléments de transition

Anne-Gaelle Chervet (1)

1 ISCR - Institut des Sciences Chimiques de Rennes

This thesis focuses on the optimization of the syntheses and on the structural characterizations of coordination networks based on octahedral clusters of transition metals and dicarboxylate ligands (terephthalates (T) and fumarates (F)). The synthesis strategy that was adopted consists in reacting by mechanosynthesis strongly polarized units, in particular [{Mo6Bri8}Fa6]2-, with dicarboxylic acids. Due to the polarization of the Mo-F bond, the diacids react with the units [{Mo6Bri8}Fa6]2- to yield the corresponding carboxylates with release of HF. The carboxylates thus formed are linked to the clusters via a Mo-O bond. Two compounds based on chains of clusters linked together by T and F ligands have been synthesized. Partial structural models were obtained from X-ray powder diffraction data. Finally, the synthesis strategy used and the structural analyzes have been validated by calculations devoted to the modeling of the reactivity and of the crystal structures.

Ces travaux de thèse portent sur l’optimisation des synthèses et sur les caractérisations structurales de réseaux de coordination à base de clusters octaédriques de métaux de transition et de ligands dicarboxylates (téréphtalates (T) et fumarates (F)). La stratégie de synthèse retenue a consisté à faire réagir par mécanosynthèse des motifs fortement polarisés, en particulier [{Mo6Bri8}Fa6]2-, avec des diacides carboxyliques. En raison de la polarisation de la liaison Mo-F, les diacides réagissent avec les motifs [{M6Bri8}Fa6]2- pour donner les carboxylates correspondants avec libération de HF. Les carboxylates ainsi formés se lient aux clusters via une liaison Mo-O. Deux composés basés sur des chaînes de clusters reliés entre eux par des ligands T et F ont été synthétisés. Des modèles structuraux partiels ont été obtenus à partir des données de diffraction de rayons X par la poudre enregistrées au laboratoire et au synchrotron. Enfin, la stratégie de synthèse utilisée et les analyses structurales ont été validées par des calculs de modélisation de réactivité et de structures cristallines.

Mots clés: Metal cluster; Mechanosynthesis; Crystal structure; X-Ray diffraction; Molecular modeling

Mots clés: Cluster métallique; Mécanosynthèse; Structure cristalline; Diffraction des rayons X; Modélisation moléculaire

Domaines: Matériaux

Anne-Gaelle Chervet. Synthèses et caractérisations de nouveaux matériaux de coordination ou supramoléculaires à clusters d’éléments de transition. Matériaux. Université de Rennes, 2021. Français. ⟨NNT : 2021REN1S010⟩. ⟨tel-03334376⟩