Chimie du phosphore pour la préparation de matériaux moléculaires chiraux à topologie hélicoidale – PHOSHELIX

Ce projet propose d'utiliser la chimie du phosphore pour la synthèse d'objets hélicoïdaux nano- ou milli-métriques possédant des pouvoirs rotatoires très élevés. L'objectif final est d'incorporer ces composés dans des sol-gels hybrides organiques-inorganiques afin de concevoir des guides d'ondes supportant des modes polarisés circulairement. La possibilité de générer des ondes elliptiques est connue au plan théorique; cependant il existe un seul exemple pratique à ce jour. Le défi est de préparer des dérivés optiquement purs possédant des pouvoirs rotatoires spécifiques très élevés ( alpha > ±3000). Dans ce projet, nous proposons des stratégies innovantes basées sur la chimie du phosphore pour la synthèse de molécules hélicoïdales possédant des systèmes pi-conjugués. Cette approche est basée sur le fait que les carbohélicènes possèdent des pouvoirs rotatoires très élevés grâce à leur chiralité intrinsèque et à leur système pi-conjugué étendu. Tout d'abord, nous préparerons des hétérohelicènes incorporant une brique phosphole ou pyridyl-phosphole. La présence du cycle phosphole est essentielle pour assurer (i) une bonne délocalisation du système pi et (ii) la présence de l'atome de phosphore réactif. La coordination possible de l'atome de phosphore sur des ions métalliques sera exploitée pour construire des objets nano- ou milli-métriques avec des topologies supramoléculaires différentes. Dans un deuxième temps, on étudiera l'auto-assemblage de complexes bimétalliques stabilisés par des ligands phospholes et des chromophores ditopiques afin de préparer des topologies hélicoïdales. Des objets chiraux seront obtenus, soit à partir de ligands, soit à partir de chromophores ditopiques optiquement actifs. Les propriétés optiques de ces composés seront étudiées en détails avec une attention particulière sur les propriétés chiroptiques (pouvoir rotatoire, dichroïsme circulaire électronique et vibrationnel). Ces composés seront également étudiés par diffraction des rayons X afin d'établir leur topologie. Le principal objectif est d'établir des relations structure/propriétés valables afin de préparer des matériaux optimisés (i.e. possédant des pouvoirs rotatoires très élevés). Enfin, les différents types de composés seront incorporés dans des sol-gels plans et les propriétés optiques de ces matériaux seront étudiées (en collaboration avec les physiciens). Ce projet possède un caractère fortement interdisciplinaire, et c'est un sujet complètement nouveau dans l'UMR 6226 Sciences Chimique de Rennes . Il est également unique au niveau international et la préparation de P-hélicènes ayant des pouvoirs rotatoires très élevés pour la préparation de guides d'onde aura certainement un impact fort dans la chimie du phosphore et des matériaux. Cette demande correspond à la mobilité géographique et thématique de Jeanne Crassous de l'ENS Lyon vers Rennes depuis septembre 2005. Ce projet correspond donc à un thème de recherche complètement nouveau basé sur les connaissances propres de J. Crassous en synthèse organique et en chiralité et sur l' expérience de Christophe Lescop et Valérie Deborde en chimie de coordination et en synthèse des phospholes.