Soutenance de thèse de Navod AMARATUNGA

Ces dernières années, les chromophores organiques tels que les acridiniums, les thiazines et les BODIPY se sont imposés comme photocatalyseurs de choix. Contrairement à leurs homologues métalliques, ces composés présentent une modularité structurale accrue, un coût réduit et un impact environnemental moindre, tout en conservant, voire en surpassant, leur efficacité catalytique. Dans un contexte où le développement de transformations chimiques innovantes demeure un enjeu majeur, la conception de photocatalyseurs organiques performants revêt une importance particulière. Les pyrazino-1,3a,6a-triazapentalènes (PyTAP) constituent une famille de fluorophores organiques mésoioniques remarquables. Leur structure tricyclique compacte (6/5/5) leur confère une grande stabilité chimique, une excellente modularité et des propriétés photophysiques intéressantes, déjà exploitées avec succès en imagerie cellulaire. Cependant, leur potentiel en photocatalyse n’avait, jusqu’à présent, jamais été exploré. Dans ce travail, l’utilisation des PyTAP comme photocatalyseurs a été tout d’abord évaluée sur une réaction modèle : l’oxydation aérobie de sulfures en sulfoxydes sous irradiation par la lumière visible. Cette transformation a été réalisée en présence de différents PyTAP disponibles au laboratoire. Une molécule s’est rapidement démarquée par d’excellentes performances photocatalytiques sur une large gamme de thioéthers. Des études mécanistiques approfondies ont ensuite permis de mettre en évidence les processus photoinduits impliqués dans cette catalyse. Enfin, afin de concevoir de manière rationnelle des photocatalyseurs innovants et performants, nous avons développé un modèle DFT robuste permettant d’estimer leurs propriétés rédox à l’état fondamental et excité. En conséquence, la synthèse de PyTAPs judicieusement fonctionnalisés a été réalisée. Par la suite, sur la base des mécanismes photoredox mis en jeu, un panel de réactions photoredox a pu être rapidement ciblé. Des résultats encourageants ont été réalisés, ouvrant des perspectives intéressantes pour le développement futur de cette nouvelle classe de photocatalyseurs organiques.