Contrasting photoelectrochemical behaviour of two isomeric supramolecular dyes based on meso-tetra(pyridyl)porphyrin incorporating four (mu(3)-oxo)- triruthenium(III) clusters

A saddle shaped tetracluster porphyrin species containing four [Ru(3)O(OAc)(6)(py)(2)](+) clusters coordinated to the N-pyridyl atoms of 5,10,15,20-tetra(3-pyridyl)porphyrin, H(2)(3-TCPyP), has been investigated in comparison with the planar tetra(4-pyridyl) porphyrin analogue H(2)(4-TCPyP). The steric effects from the bulky peripheral complexes play a critical role in the H(2)(3-TCPyP) species, determining a non-planar configuration around the porphyrin centre and precluding any significant pi-electronic coupling, in contrast with the less hindered H(2)(4-TCPyP) species. Both systems exhibit a photoelectrochemical response in the presence of nanocrystalline TiO(2) films, involving the porphyrin excitation around 450 nm. However, only in the H(2)(4-TCPyP) case do the cluster moieties also contribute to the photoinduced electron injection process at 670 nm, reflecting the relevance of the electronic coupling between the porphyrin centre and the peripheral complexes.

Synthesis, structure and electrochemical behaviour of Na, Mg-II, Mn-II, Cd-II and Ni-II complexes of 3-(2-carboxyphenylhydrazone)pentane-2,4-dione

Mononuclear manganese(II) [Mn(kappa O-HL)(2)(CH3OH)(4)] (4), nickel(II) [Ni(kappa O-2, kappa N-L)(H2O)(3)] (5), cadmium(II) [Cd(kappa O-2-HL)(2)(CH3OH)(3)] (7), tetranuclear zinc(II) [Zn-4(mu-OH)(2)(1 kappa O:2 kappa O-HL)(4)(kappa O-HL)(2)(H2O)(4)] (6) and polynuclear aqua sodium(I) [Na(H2O)(2)(mu-H2O)(2)](n)(HL)(n) (2) and magnesium(II) [Mg(OH)(H2O)(mu-H2O)(2)](n)(-HL)(n) (3) complexes were synthesized using 3-(2-carboxyphenyl-hydrazone)pentane-2,4-dione (H2L, 1) as a ligand precursor. The complexes were characterized by single crystal X-ray diffraction, elemental analysis, IR, H-1 and C-13 NMR (for 2, 3, 6 and 7) spectroscopies. Mono- or dianionic deprotonated derivatives of H2L display different coordination modes and lead to topologies and nuclearities of the complexes depending on metal ions and conditions used for the syntheses. Extensive intermolecular H-bonds form supramolecular arrangements in 1D chains (4 and 6), 1D chains of the organic anion and 2D networks of the metal-aqua aggregates (2 and 3), 2D networks (7) or even 3D frameworks (5). Electrochemical studies, by cyclic voltammetry and controlled potential electrolysis, show ligand centred redox processes as corroborated by theoretical DFT calculations in terms of LUMO and HOMO compositions. (C) 2012 Elsevier Ltd. All rights reserved.

Multiresponsive supramolecular systems for information processing at the molecular level

Dissertação para obtenção do Grau de Doutor em Química Sustentável

Supercomplexes of Prokaryotic Aerobic Respiratory Chains-Escherichia coli and Bacillus subtilis supramolecular assemblies

Dissertation presented to obtain the Ph.D degree in Biochemistry.

Supramolecular Gold Metallogelators: The Key Role of Metallophilic Interactions

Gold metallogelators is an emerging area of research. The number of results published in the literature is still scarce. The majority of these gels is observed in organic solvents, and the potential applications are still to be explored. In this work, we present an overview about gold metallogelators divided in two different groups depending on the type of solvent used in the gelation process (organogelators and hydrogelators). A careful analysis of the data shows that aurophilic interactions are a common motif directly involved in gelation involving Au(I) complexes. There are also some Au(III) derivatives able to produce gels but in this case the organic ligands determine the aggregation process. A last section is included about the potential applications that have been reported until now with this new and amazing class of supramolecular assemblies.

A química supramolecular de complexos pirazólicos

The purpose of this review is to describe the progress in the supramolecular chemistry of the pyrazolyl-based metal complexes. The text is written under the structural point of view, emphasizing the role of the covalent and non-covalent interactions in the rational construction of super and supramolecules.

Propriétés supramoléculaires des cations diimidazolium disubstitués : des complexes d’inclusion en solution aux interactions à l’état cristallin et cristal liquide

Les sels d’imidazolium ont un rôle important dans certaines protéines et acides nucléiques et ont été utilisés à de nombreuses reprises dans des assemblages supramoléculaires en raison de leurs propriétés uniques. Les sels de diimidazolium dérivés sont toutefois moins connus. Ils ont pour l’instant uniquement été utilisés comme des précurseurs de carbènes N-hétérocycliques. Ils sont donc à la base de plusieurs catalyseurs utilisés pour des réactions de couplage croisés mais leurs propriétés sont toutefois méconnues dans le cadre de la chimie supramoléculaire. Cette classe de composés a nottament attiré notre attention en raison de la facilité de modification de leurs propriétés physico-chimiques par modification de leur structure chimique. L’objectif général des travaux présentés dans cette thèse est l’étude des propriétés supramoléculaires des sels de diimidazolium disubstitués en solution (aqueuse ou organique), ainsi qu’en phase solide ou cristal-liquide. L’influence de l’espaceur entre les deux noyaux imidazolium ainsi que l’influence des substituants latéraux et des contre-ions a été étudiée. Dans un premier temps, les propriétés de complexation des sels de diimidazolium à des macrocycles sont étudiées. Les sels bromure sont étudiés en solution aqueuse avec plusieurs cyclodextrines et le cucurbit[7]uril, et les sels hexafluorophosphate sont étudiés en solution organique pour leur complexation avec l’éther couronne DB24C8 et un calix[4]arène. Cette nouvelle classe de composés a montré de très bonnes propriétés de complexation à ces différents macrocycles en solution et a également permis de contrôler différents assemblages supramoléculaires à l’interface air-eau. Dans un deuxième temps, l’étude des sels de phénylènediimidazolium a permis de modifier les propriétés de complexation en solution pour obtenir la formation de complexes multiples avec le cucurbit[7]util en solution aqueuse. Cette même famille de composés a également permis la formation de cristaux liquides ioniques lorsque les substituants sont des chaînes alkyles plus longues. La résolution de plusieurs structures cristallines de différents sels de diimidazolium a finalement permis de comprendre la nature des interactions intermoléculaires à l’état cristallin. La recherche présentée dans cette thèse a donc permis une étude détaillée des propriétés supramoléculaires des sels de diimidazolium dans tous les états de la matière qui leur sont accessibles.

Self-assembly of PS-PVP block copolymers and their complexes at the air/water interface

Une compréhension approfondie et un meilleur contrôle de l'auto-assemblage des copolymères diblocs (séquencés) et de leurs complexes à l'interface air/eau permettent la formation contrôlée de nanostructures dont les propriétés sont connues comme alternative à la nanolithographie. Dans cette thèse, des monocouches obtenues par les techniques de Langmuir et de Langmuir-Blodgett (LB) avec le copolymère dibloc polystyrène-poly(4-vinyl pyridine) (PS-PVP), seul ou complexé avec de petites molécules par liaison hydrogène [en particulier, le 3-n-pentadécylphénol (PDP)], ont été étudiées. Une partie importante de notre recherche a été consacrée à l'étude d'une monocouche assemblée atypique baptisée réseau de nanostries. Des monocouches LB composées de nanostries ont déjà été rapportées dans la littérature mais elles coexistent souvent avec d'autres morphologies, ce qui les rend inutilisables pour des applications potentielles. Nous avons déterminé les paramètres moléculaires et les conditions expérimentales qui contrôlent cette morphologie, la rendant très reproductible. Nous avons aussi proposé un mécanisme original pour la formation de cette morphologie. De plus, nous avons montré que l'utilisation de solvants à haut point d’ébullition, non couramment utilisés pour la préparation des films Langmuir, peut améliorer l'ordre des nanostries. En étudiant une large gamme de PS-PVP avec des rapports PS/PVP et des masses molaires différents, avec ou sans la présence de PDP, nous avons établi la dépendance des types principaux de morphologie (planaire, stries, nodules) en fonction de la composition et de la concentration des solutions. Ces observations ont mené à une discussion sur les mécanismes de formation des morphologies, incluant la cinétique, l’assemblage moléculaire et l’effet du démouillage. Nous avons aussi démontré pour la première fois que le plateau dans l'isotherme des PS-PVP/PDP avec morphologie de type nodules est relié à une transition ordre-ordre des nodules (héxagonal-tétragonal) qui se produit simultanément avec la réorientation du PDP, les deux aspects étant clairement observés par AFM. Ces études ouvrent aussi la voie à l'utilisation de films PS-PVP/PDP ultraminces comme masque. La capacité de produire des films nanostructurés bien contrôlés sur différents substrats a été démontrée et la stabilité des films a été vérifiée. Le retrait de la petite molécule des nanostructures a fait apparaître une structure interne à explorer lors d’études futures.

Synthèse et caractérisation de complexes métalliques avec le ligand 2,2'-biimidazole et son dérivé 1,1'-diméthyl-2,2'-biimidazole

Thèse numérisée par la Division de la gestion de documents et des archives de l'Université de Montréal

Synthesis and properties of d6 metal complexes of bidentate and tridentate ‘super donor’ ligands

La polyvalence de la réaction de couplage-croisé C-N a été explorée pour la synthèse de deux nouvelles classes de ligands: (i) des ligands bidentates neutres de type N^N et (ii) des ligands tridentates neutres de type N^N^N. Ces classes de ligands contiennent des N-hétérocycles aromatiques saturés qui sont couplés avec hexahydropyrimidopyrimidine (hpp). Les ligands forment de cycles à six chaînons sur la coordination du centre Ru(II). Ce fait est avantageux pour améliorer les propriétés photophysiques des complexes de polypyridyl de Ru(II). Les complexes de Ru(II) avec des ligands bidentés ont des émissions qui dépendent de la basicité relative des N-hétérocycles. Bien que ces complexes sont électrochimiquement et photophysiquement attrayant, le problème de la stereopurité ne peut être évité. Une conception soigneuse du type de ligand nous permet de synthétiser un ligand bis-bidentate qui est utile pour surmonter le problème de stereopurité. En raison de la spécialité du ligand bis-bidentate, son complexe diruthénium(II,II) présente une grande diastéréosélectivité sans séparation chirale. Alors que l'unité de hpp agit comme un nucléophile dans le mécanisme de C-N réaction de couplage croisé, il peut également agir en tant que groupe partant, lorsqu'il est activé avec un complexe de monoruthenium. Les complexes achiraux de Ru(II) avec les ligands tridentés présentent des meilleures propriétés photophysiques en comparason avec les prototypes [Ru(tpy)2]2+ (tpy = 2,2′: 6′, 2′′-terpyridine). L’introduction de deux unités de hpp dans les ligands tridentates rend le complexe de Ru(II) en tant que ‘absorbeur noir’ et comme ‘NIR émetteur’ (NIR = de l’anglais, Near Infra-Red). Cet effet est une conséquence d'une meilleure géométrie de coordination octaédrique autour de l'ion Ru(II) et de la forte donation sigma des unités hpp. Les complexes du Re(I) avec des ligands tridentates présentent un comportement redox intéressant et ils émettent dans le bleu. L'oxydation quasi-réversible du métal est contrôlée par la donation sigma des fragments hpp, tandis que la réduction du ligand est régie par la nature électronique du motif N-hétérocycle central du ligand lui-même. Cette thèse presente également l'auto-assemblage des métal-chromophores comme ‘métallo-ligands’ pour former des espèces supramoléculaires discretes utilisant des complexes neutres. Les synthèses et propriétés des métaux-chromophores précités et les supramolécules sont discutées.

Hydrogen-bonded interpolymer complexes. Formation, structure and applications

Noncovalent interactions play key roles in many natural processes leading to the self-assembly of molecules with the formation of supramolecular structures. One of the most important forces responsible for self-assembly is hydrogen bonding, which also plays an important role in the self-assembly of synthetic polymers in aqueous solutions. Proton-accepting polymers can associate with proton-donating polymers via hydrogen bonding in aqueous solutions and form polymer-polymer or interpolymer complexes. There has been an increased interest among researchers in hydrogen-bonded interpolymer complexes since the first pioneering papers were published in the early 1960s. Several hundred research papers have been published on various aspects of complex formation reactions in solutions and interfaces, properties of interpolymer complexes and their potential applications. This book focuses on the latest developments in the area of interpolymer complexation via hydrogen bonding. It represents a collection of original and review articles written by recognized experts from Germany, Greece, Kazakhstan, Poland, Romania, Russia, UK, Ukraine, and the USA. It highlights many important applications of interpolymer complexes, including the stabilization of colloidal systems, pharmaceuticals, and nanomaterials.

Segregated self-assembly and pillaring action of aliphatic dicarboxylic acids in the super structure of Cu-picolinate complexes

Three new supramolecular assemblies of co-crystallized metal complexes and aliphatic dicarboxylic acids, {[Cu(pic)(2)(H2O)(2)](H(2)mal)}(n) (1), {[Cu(pic)(2)(H2O)(2)](H(2)mal)(2)(H2O)(2)}(n) (2) and {[Cu(pic)(2)(MeOH)](H(2)succ)}(n) (3) {Hpic = 2-picolinic acid, H(2)mal = malonic acid and H(2)succ = succinic acid} have been synthesized and characterized by X-ray single-crystal structure determination. The crystal packings of the complexes reveal that supramolecular associations of the monomeric complex units lead to the formation of layers through hydrogen bonding. In all the complexes, the dicarboxylic acid units connect the 2-D layers to act as pillars. The interaction between water molecules and the dicarboxylic acid plays an important role in the overall supramolecular assembly. (C) 2008 Elsevier Ltd. All rights reserved.

Structural diversity in supramolecular architectures of Mn(II) through non-covalent interactions

Two mononuclear complexes of manganese(II), [Mn(OCN)(2)(phen)(2)] 1 and [Mn(NCO)(2)(bpy)(2)] 2 [1,10-phenanthroline (phen); 2,2'-bipyridine (bpy)], have been synthesized and characterized by single crystal X-ray analysis, infra-red spectroscopy and magnetic studies. The coordination structure of complex 2 is already reported. The cyanate anions are pendent in both the complexes. In 1, cyanate anion links manganese(II) through O-atom, whereas in 2 it coordinates through N-atom. The mononuclear fragments of 1 are built up to a supramolecular lamellar 3D architecture by pi-pi interactions only. On the other hand, mononuclear fragments of 2 are assembled to a 2D supramolecular brick-wall architecture by C-H-... pi interactions.

Synthesis, crystal structure, magnetic behavior and thermal property of three polynuclear complexes: [M(dca)(2)(H2O)2](n)center dot(hmt)(n) [M = Mn(II), Co(II)] and [Co(dca)(2)(bpds)](n) [dca, dicyanamide; hint, hexamethylenetetramine; bpds, 4,4 '-bipyridyl disulfide]

Three mu(1.5)-dicyanamide bridged Mn(II) and Co(II) complexes having molecular formula [Mn(dca)(2)(H2O)(2)](n)center dot(hmt)(n) (1), [Co(dca)(2) (H2O)(2)](n)center dot(hmt)(n) (2) and [Co(dca)(2)(bpds)](n) (3) [dca = dicyanamide; hmt = hexamethylenetetramine; bpds = 4,4'-bipyridyl disulfide] have been synthesized and characterized by single crystal X-ray diffraction study, low temperature (300-2 K) magnetic measurement and thermal behavior. The X-ray diffraction analysis of 1 and 2 reveals that they are isostructural, comprising of 1D coordination polymers [M(dca)(2)(H2O)(2)](n) [M = Mn(II), Co(II) for 1 and 2. respectively] with uncoordinated hmt molecules located among the chains. The [M(dca)(2)(H2O)(2)](n) chains and the lattice hint molecules are connected through H-bonds resulting in a 3D supramolecular architecture. The octahedral N4O2 chromophore surrounding the metal ion forms via two trans located water oxygens and four nitrogens from four nitrile dca. Complex 3 is a 1D chain formed by two mu(1.5)-dca and one bridging bpds. The octahedral N-6 coordination sphere surrounding the cobalt ions comprises four nitrogens from dca and two from bpds. Low temperature magnetic study indicates small antiferromagnetic coupling for all the complexes. Best fit parameters for 1: J = -0.17 cm(-1), g = -2.03 with R = 6.1 x 10(-4), for 2, J = -0.50 cm(-1), and for 3, J = -0.95 cm(-1). (c) 2005 Elsevier B.V. All rights reserved.

Anion directed template synthesis of Cu(II) complexes of a N,N,O donor mono-condensed Schiff base ligand: A molecular scaffold forming highly ordered H-bonded rectangular grids

Anion directed, template syntheses of two dinuclear copper(II) complexes of mono-condensed Schiff base ligand Hdipn (4-[(3-aminopentylimino)-methyl]-benzene-1,3-diol) involving 2,4- dihydroxybenzaldehyde and 1,3-diaminopentane were realized in the presence of bridging azide and acetate anions. Both complexes, [Cu-2(dipn)(2)(N-3)(2)] (1) and [Cu-2(dip(n))(2)(OAc)(2)] (2) have been characterized by X-ray crystallography. The two mononuclear units are joined together by basal-apical, double end-on azido bridges in complex 1 and by basal-apical, double mono-atomic acetate oxygen-bridges in 2. Both complexes form rectangular grid-like supramolecular structures via H-bonds connecting the azide or acetate anion and the p-hydroxy group of 2,4- dihydroxybenzaldehyde. Variable-temperature (300-2 K) magnetic susceptibility measurements reveal that complex 1 has antiferromagnetic coupling (J = -2.10 cm (1)) through the azide bridge while 2 has intra-dimer ferromagnetic coupling through the acetate bridge and inter-dimer antiferromagnetic coupling through H-bonds (J = 2.85 cm (1), J' = -1.08 cm (1)). (C) 2009 Elsevier B. V. All rights reserved.