Design of smart materials : from primary interactions to supramolecular cyclodextrin-based polymers containing polyoxometalates

Conception de matériaux intelligents : des interactions fondamentales aux polymères supramoléculaires à base de cyclodextrines et polyoxométallates

Sa Yao (1)

1 ILV - Institut Lavoisier de Versailles

In this work, we report on the study of the supramolecular interactions between a series ofKeggin-type polyoxometalates and native cyclodextrin (CD) in aqueous solution by using aset of complementary methods such as ITC, NMR, electrochemistry, and X-ray diffractionanalysis. Varying the charge and the composition of the polyoxometalates (W, Mo or V),analysis of results evidences that the main factor that governs the host-guest interactionbetween the POM and the CD is definitively the charge of the Keggin ion, which must becorrelated to a strong solvent effect, namely the chaotropic effect.Then, this effect has been exploited in POM-CD based supramolecular oligomers whichexhibit a redox or thermal stimuli responsive behavior, inducing a gel-to-fluid transition.Such a physical-chemical responsive behavior is directly related to the host-guestassemblies that act as electro-active crosslinking agents in the polymer.

L’étude des intéractions supramoléculaires entre une série de polyoxométallates de typeKeggin et la cyclodextrine native (-CD) en solution aqueuse a été réalisée au moyen d’unensemble de méthodes complémentaires telles que l'ITC, la RMN, l'électrochimie, etl'analyse par diffraction des rayons X. En variant la charge et la composition despolyoxométalates (W, Mo ou V), l'analyse des résultats met en évidence que le principalfacteur qui régit l'interaction hôte-invité entre le POM et le CD est définitivement la chargede l'ion Keggin qui doit être corrélée à un fort effet solvant, appelé l'effet chaotropique. Ceteffet a été ensuite mis à profit à partir d’oligomères supramoléculaires à base de POM-CDpour induire une transition gel-fluide en réponse à un stimulus redox ou thermique. Cecomportement physico-chimique est directement lié à l'assemblage hôte-invité qui induit laréticulation supramoleculaire du polymère.

Mots clés: Supramolecular chemistry; Polyoxometalate; Cyclodextrin; Polymer; Smart materials; Host-Guest inclusion

Mots clés: Chimie supramoléculaire; Polyoxométallate; Cyclodextrine; Polymère; Matériaux intelligents; Inclusion hôte-Invité

Domaines: Chimie organique

Sa Yao. Design of smart materials : from primary interactions to supramolecular cyclodextrin-based polymers containing polyoxometalates. Organic chemistry. Université Paris-Saclay, 2023. English. ⟨NNT : 2023UPASF016⟩. ⟨tel-04573269⟩