Partenaires

ICMPE

Partenaires

CNRS
Univ Paris 12
Univ Paris Est
Labex MMCD



Rechercher

Sur ce site

Sur le Web du CNRS


Accueil du site > Département Chimie Moléculaire et Matériaux Macromoléculaires > Groupes Thématiques > SyMA (Synthèse macromoléculaire avancée)

SyMA (Synthèse macromoléculaire avancée)

Title
  • Responsable : Jacques Penelle (DR CNRS)
  • Chercheurs permanents : Blandine Brissault (MC IUT), Benoit Couturaud (MC IUT)

Contexte et objectifs

Nos travaux visent à obtenir des polymères polyfonctionnalisés à structures innovantes, complexes et bien contrôlées, et à étudier les relations qui existent entre structure (positionnement des substituants dans la macromolécule) et propriétés dans ces systèmes complexes.

Les outils modernes de la synthèse des polymères nous permettent en effet d'envisager des structures s'appuyant sur des structures proches de celles des polymères commerciaux mais s'inspirant des modes d'auto-organisation des macromolécules biologiques telles que les (glyco)protéines, les polysaccharides et les bases nucléiques. Un examen des relations structure-propriété des biomacromolécules suggère en effet que leur capacité à surclasser les polymères de synthèse pour certaines propriétés indispensables à la vie découle de leur aptitude à placer très précisément certains de leurs groupes fonctionnels latéraux dans l’espace tridimensionnel et à optimiser ainsi la faculté de ceux-ci à travailler collectivement. L’hypothèse de travail sur laquelle repose nos travaux est qu’il devrait être possible de mimer les propriétés les plus pointues des biopolymères en intégrant dans des molécule à structures non-biologiques (polymère à chaîne carbonée par exemple) des mécanismes de structuration moléculaire ou supramoléculaire permettant d’atteindre l’organisation 3D nécessaire.

Exemples de cibles synthétiques

De manière schématique, nous nous sommes intéressés ces dix dernières années d'une part à des polymères « hyperfonctionnalisés » à squelette rigide ou semi-rigide (polymère linéaires à chaînes carbonées et polyaromatiques) et d'autre part à des polymères à blocs ou segmentés. Deux exemples de structures clés sont repris au schéma ci-dessous :

Propriétés envisagées

Nous sommes intéressés par des propriétés très diverses en (bio)physique, science des matériaux et biologie, et collaborons de manière intensive avec des collègues aux expertises très variées dans ces domaines.

Pour illustrer l'efficacité de notre notre approche biomimétique, on peut citer à titre d'exemple un travail publié dans Nature Materials en 2004 où nous avions montré comment l'introduction de groupements fonctionnels spécifiques à intervalles réguliers permet de contrôler le repliement de chaîne et in fine la cristallisation du plus simple des polymères de commodité, le polyéthylène.[1]

Les propriétés macromoléculaires « biomimétisables » qui nous intéressent le plus dans le cadre de nos projets actuels exploitent la capacité pour un polymère de synthèse à s’auto-organiser intramoléculairement en jouant sur les interactions entre substituants proches, la capacité à transporter des ions à travers une membrane biologique (projet ANR Jeune Chercheur de Valessa Barbier),[2] l’attachement covalent de biomacromolécules à des polymères de synthèse,[3] l'auto-organisation de polymères cristaux liquides [4] ou la reconnaissance moléculaire.[5]

Développement de méthodologies innovantes en synthèse

Les cibles synthétiques envisagées nous amènent fréquemment à devoir développer des méthodologies innovantes en synthèse des polymères, notamment lorsque les outils nécessaires font défaut.

Nous avons par exemple mis au point des méthodes de polymérisation par ouverture de cycle de cyclopropanes activés [6] ou une technique permettant la polymérisation radicalaire vivante d'acrylates très encombrés [7] ou l'obtention de polyméthacrylate de méthyle de masses molaires supérieures au million et avec des distribution de taille très faibles (Mw/Mn inférieurs à 1,1).[8]

Quelques travaux visent également à étudier les propriétés de superbase phosphazène en chimie, notamment en polymérisation anionique des cyclopropanes (récompensé par le prix de thèse 2010 du GFP à N. Illy, doctorant dans l'équipe, actuellement maître de conférence à l'Université P. & M. Curie à Paris).[9]

Plus récemment, nous avons démarré, en collaboration avec nos collègues chimistes organiciens à l'ICMPE , des travaux sur la synthèse de polythiophènes fonctionnalisés.[10]

Références : [1] Nature Materials 2004, 3, 33 ; [2] RSC Advances, 2012, 2, 8606 ; [3] Polymer 2009, 2335 ; [4] Langmuir, 2012, 28, 11215 ; [5] Langmuir 2003, 19, 6226 ; [6] (a) Macromolecules 2010, 43(21), 8782 et (b) Handbook of Ring-Opening Polymerization, pp. 329-357, Wiley-VCH, Weinhem, 2009 ; [7] Macromolecules 2002, 1489 ; [8] Angew. Chem., Int. Ed. Engl. , 2004, 1691 ; [9] Prog. Polym. Sci., 2011, 36, 1132 ; [10] J. Polym. Sci., Part A: Polym. Chem., 2012, 50, 900.