Design de cavitands d’oligoamides aromatiques basés sur des diazatriptycènes pour la purification de fullerènes

Les fullerènes sont des formes allotropiques du carbone qui ont trouvé de multiples applications. Leur synthèse, bien qu’établie, conduit à un mélange de particules de différentes tailles. Bien que la chromatographie soit une option pour purifier le mélange, la séparation de fullerène de taille similaire reste difficile. Pour cette raison, les molécules hôtes capables de se lier sélectivement à un type de fullerène présentent un intérêt pour la purification de ceux-ci. Un certain nombre de systèmes ont trouvé une application dans ce domaine, notamment pour la liaison du C60. Néanmoins, le développement d’hôtes qui pourraient être facilement adaptés pour cibler différents fullerènes reste un défi. Cela est dû en grande partie à deux facteurs : 1) La polarité similaire de la plupart des fullerènes signifie que la sélectivité ne repose généralement que sur une bonne complémentarité avec la taille et la forme de l’hôte ; et 2) Les protocoles de synthèse pour la plupart des hôtes ne permettent pas de diversifier facilement la taille et la forme du site de liaison. Ce projet vise à développer une approche synthétique efficace et modulaire pour les cavitands aromatiques liant les fullerènes en utilisant des oligoamides aromatiques à conformation contrôlée et, par la modification des monomères utilisés, montrer que la taille et la forme du cavitand peuvent être facilement ajustées pour permettre le ciblage de différents fullerènes. Pour cela, une série de nouveaux monomères de diacides, de diamines et d'acides aminés 1,5-diazatriptycène a d'abord été synthétisée à partir des précurseurs correspondants du 1,9-diazaanthracène par la réaction de Diels-Alder avec le benzyne. Les unités triptycènes sont importantes pour orienter la face des unités aromatiques vers la cavité du récepteur. Cependant, la chiralité ou prochiralité des monomères du triptycène pose des problèmes pour les procédures de synthèse par étapes. Néanmoins, les résultats préliminaires suggèrent que les mélanges de monomères triptycène et anthracène peuvent facilement être couplés ensemble en une seule étape pour générer des structures macrocycliques. Fullerenes are allotropes of carbon that have found use in multiple applications. Their synthesis, while established, leads to a mixture of different sized particles. While chromatography can be an option for purifying the mixture, separation of similar sized fullerenes remains difficult. For this reason, host molecules capable of selectively binding to one type of fullerene are of interest for purifying mixtures of fullerenes. A number of supramolecular systems have found use for this application, notably for the binding of C60. Nevertheless, the development of hosts that could be easily fine-tuned to target different fullerenes remains a challenge. This is largely due to two factors: 1) The similar polarity of most fullerenes means selectivity typically relies only on good complementarity with the size and shape of the host; and 2) The synthetic protocols for most hosts do not allow for facile diversification of the size and shape of the binding site. This project seeks to develop an efficient and modular synthetic approach for fullerene binding aromatic cavitands using conformationally controlled aromatic oligoamides and, through modification of the monomers used, show that the size and shape of the cavitand can be easily tuned to allow the targeting of different fullerenes. For this, a series of novel 1,5-diazatriptycene diacid, diamine, and amino acid monomers were first synthesized starting from the corresponding 1,9-diazaanthracene precursors via Diels-Alder reaction with benzyne. The triptycene units are important for orienting the face of the aromatic units towards the cavity of the receptor. However, their chirality or prochirality of the triptycene monomers poses problems for stepwise synthetic procedures. Nevertheless, preliminary results suggest that mixtures of the triptycene and anthracene monomers can readily be coupled together in one step to generate macrocyclic structures.