Développement et utilisation de complexes de cuivre dans la catalyse photorédox utilisant la lumière rouge

Abstract

Le travail présenté possède comme ligne directrice la synthèse de complexes de cuivre (I) apte à effectuer de l’absorption de deux photons (TPA). Les réactions photochimiques en lumière visible sont généralement effectuées à des longueurs d’onde de haute énergie entre 390 et 550 nm. Ces longueurs d’onde ne sont pas idéales dues à leur nocivité pour la santé et leur mauvaise profondeur de pénétration. Afin de parer à ce problème, notre groupe a synthétisé le complexe [Cu(bathocupSani)2]BF4, un complexe de cuivre (I) homoleptique ayant deux ligands phénanthroline avec un réseau d’électron π étendu, le rendant apte à capté la lumière rouge. Le chapitre 1 introduira les informations pertinentes à la compréhension des concepts présentés dans ce mémoire. Le chapitre 2 présentera l’étendu des résultats obtenus autour du premier complexe TPA actif synthétisé dans le laboratoire, celui-ci étant apte à photocatalyser une foule de processus photochimiques, lorsqu’irradié à 640 et/ou 740 nm. Avec les résultats prometteurs obtenus, notre groupe a ensuite développé une méthodologie de synthèse permettant la diversification simple des ligands phénanthrolines. L’objectif étant la formation d’une nouvelle génération de complexes homologue au [Cu(bathocupSani)2]BF4 ayant des propriétés photo- et électrochimiques variables. Le chapitre 3 présentera l’élaboration de la voie de synthèse de phénanthroline, puis la préparation, test et caractérisation d’un nouveau ligand et complexe TPA actif dans le rouge. The work presented here focuses on the synthesis of copper (I) complexes capable of two-photon absorption (TPA). Photochemical reactions in visible light are generally performed at high-energy wavelengths between 390 and 550 nm. These wavelengths are not ideal due to their harmfulness to health and poor penetration depth. To counter this problem, our group synthesized [Cu(bathocupSani)2]BF4, a homoleptic copper(I) complex having two phenanthroline ligands with an extended π-electron lattice, making it suitable for capturing red light. Chapter 1 will introduce the information relevant to understanding the concepts presented in this dissertation. Chapter 2 will present the extent of the results obtained around the first active TPA complex synthesized in the laboratory, this one being able to photocatalyze a host of photochemical processes, when irradiated at 640 and/or 740 nm. With the promising results obtained, our group then developed a synthesis methodology enabling the simple diversification of phenanthroline ligands. The aim is to form a new generation of complexes homologous to [Cu(bathocupSani)2]BF4 with variable photo- and electrochemical properties. Chapter 3 will present the development of the phenanthroline synthesis route, followed by the preparation, testing and characterization of a new red-active TPA ligand and complex.