Développement de la polymérisation par (hétéro)arylation directe pour l'électronique organique

L’électronique organique suscite un intérêt grandissant en recherche grâce aux nouvelles possibilités qu’elle offre pour faciliter l’intégration de dispositifs électroniques dans nos vies. Grâce à elle, il est possible d’envisager des produits légers, flexibles et peu coûteux à produire. Les classes majeures de dispositifs étudiées sont les cellules photovoltaïques organiques (CPO) et les transistors organiques à effet de champ (TOEC). Dans les dernières années, une attention particulière a été portée sur les méthodes de polymérisation des matériaux organiques entrant dans la fabrication de ces dispositifs. La polymérisation par (hétéro)arylation directe (PHAD) catalysée au Pd offre une synthèse sans dérivé organométallique utilisant simplement un lien C-H aromatique, ce qui facilite la purification, diminue le nombre d’étapes et rend possible la production de matériaux à plus faible coût. De plus, la PHAD permet la préparation de matériaux qui était difficile, voire impossible, à obtenir auparavant. Cependant, l’inconvénient majeur de la PHAD reste sa limitation à certaines classes de polymères possédant des monomères ayant des positions bloquées favorisant qu’une seule paire de liaisons C-H. Dans le cadre de ces travaux de doctorat, l’objectif général est d’étudier la polymérisation par PHAD afin d’accéder à des classes de monomères qui n’étaient pas envisageables auparavant et à étendre l’application de cet outil dans le domaine des polymères conjugués. Plus spécifiquement, nous avons étudié l’utilisation de groupements protecteurs et partants sur des unités de benzodithiophènes et de bithiophène-silylés. Suivant ces résultats, nos travaux ont porté sur la polymérisation de dérivés de bithiophènes avec des bromo(aryle)s, une classe de polymères fréquemment utilisée en électronique organique mais qui était jugée impossible à polymériser par PHAD auparavant. Cette étude a montré l’importance de contrôler la PHAD afin d’obtenir le polymère souhaité. Finalement, nous avons étudié l’effet du système catalytique sur le taux de β−ramifications lors de la synthèse de polymères à base de thiophènes. Dans cette dernière étude, nous avons démontré l’importance d’utiliser des outils de caractérisation adéquats afin de confirmer la qualité des polymères obtenus.Organic electronics is growing interest thanks to new possibilities it offers to facilitate the integration of electronic devices in our lives. With this new technology, we can consider novel products that are light, flexible, and inexpensive to produce. The three major classes of studied devices are organic photovoltaic cells (OPV) and organic field effect transistors (OFET).In recent years, particular attention has been paid to the method of preparation of the organic materials used in the fabrication of these devices. The polymerization by direct (hetero)arylation (DHAP) catalyzed by Pd is a powerful new tool that meets the needs of the area. DHAP provides a synthesis without organometallic derivative, which facilitates purification and reduces the number of steps and materials which makes possible the production at a lower cost. In addition, the PHAD allows the preparation of materials that were difficult or impossible to obtain before. However, the major drawback of the DHAP was its restriction to only certain classes of compounds. In this thesis, the project consists of studying the DHAP polymerization to open it to new classes of derivatives and expand its application in the field of organic electronics. First, the use of protecting groups and removable groups was studied on benzodithiophene and bithiophene-TMS units. Following these results, our work focused on the importance of controlling the polymerization when it is applied to the large polymer family of bromo(aryl)s with bithiophenes. This study has shown the importance of controlling the PHAD to obtain the desired polymer Finally, we studied the effect of the catalyst system to limit the β defects on polymers based of thiophene. We emphasis on the importance of using appropriate characterization tools to confirm the quality of the polymers obtained