Polyrotaxane

Un polyrotaxane et polypseudorotaxane est une molécule produite par incorporation de fractions rotaxanes ou pseudorotaxanes respectivement dans leur polymère[1].

Rotaxanes et pseudorotaxanes

Les rotaxanes sont fabriqués à partir d'une chaîne organique linéaire (axe fileté) à l'intérieur d'une roue (rotor), l'axe étant tenu de rester dans la roue par des groupes "bouchons".

En revanche, un pseudorotaxane est formé lorsque des forces non covalentes lient un axe à l'intérieur d'un macrocycle sans l'aide de bouchons[2] (voir figure).

Polyrotaxanes et Polypseudorotaxanes

Différents types

Différents types de polypseudorotaxanes et polyrotaxanes peuvent être obtenus selon la manière dont les unités cycliques et linéaires sont connectées. On dégage néanmoins deux grands types de polypseudorotaxanes/polyrotaxanes en fonction de la localisation des unités pseudorotaxane/rotaxane :

  • polypseudorotaxane/polyrotaxane chaîne principale (main-chain polyseudorotaxane/polyrotaxane) dans laquelle l'unité pseudorotaxane/rotaxane est une partie de la chaîne principale.
  • polypseudorotaxane/polyrotaxane chaîne latérale (side-chain polypseudorotaxane/polyrotaxane) dans laquelle l'unité pseudorotaxane/rotaxane est une partie de la chaîne latérale.

Différentes synthèses

De nombreuses voies de synthèse de polypseudorotaxanes/polyrotaxanes existent. Le schéma présente les voies de synthèse existantes pour la formation de "polypseudorotaxanes/polyrotaxanes chaîne principale" (main-chain polypseudorotaxane/polyrotaxane)

Propriétés et applications

Pour les polypseudorotaxanes et polyrotaxanes, les liaisons covalentes sont complétées par des liaisons mécaniques, en particulier des liaisons non covalentes tels que la liaison hydrogène et de transfert de charge.

Cette combinaison des interactions induit de grandes différences dans les propriétés entre ces deux types de matériaux, concernant notamment la solubilité, la viscosité, les propriétés photoélectroniques, le point de fusion, température de transition de phase (zone vitreuse). Cette large diversité de propriétés induit un grand nombre d'applications des polypseudorotaxanes/polyrotaxanes.

Parmi les nombreuses applications, on peut néanmoins citer l'utilisation par Han et Antonietti de polypseudorotaxanes à base de cyclodextrines comme modèles (template) pour la génération de matériaux poreux de silice, dont le diamètre des pores dépend des valeurs du pH de la condensation (la réplication directe est obtenue à un pH de 2,0 tandis que des pores plus larges se trouvent à des valeurs de pH plus élevées)[3]. Plus tard, le même groupe a préparé du matériau poreux de silice par nanocasting de polypseudorotaxanes stables à base d'α-CD et de polyamines[4].

On peut citer également l'utilisation par Harada et Kamachi d'un polypseudorotaxane à base d' α-CD et de polyéthylène glycol (PEG) pour la formation d'un hydrogel supramoléculaire en milieu aqueux à température ambiante.

Le polypseudorotaxane est constitué d'une chaîne de PEG (constituant le stator) complexé par plusieurs cyclodextrines (constituant la partie mobile, le rotor)[5].

Références
  1. F.Huang, H.W. Gibson, Prog. Polym. Sci., 2005, 982.
  2. P. Linnartz, C.A. Schacly, Encyclopedia of Supramolecular Chemistry, Vol. 1, Ed. 1, 2004
  3. Han B-H, Antonietti M. Cyclodextrin-based pseudopolyrotaxanes as templates for the generation of porous silica materials,Chem Mater 2002;14:3477–85.
  4. Han B-H, Smarsly B, Gruber C, Wenz G. Towards porous silica materials via nanocasting of stable pseudopolyrotaxanes from a-cyclodextrin and polyamines. Microporous Mesoporous Mater 2003;66:127–32.
  5. J. Li, A. Harada, M. Kamashi, J. Polym., 26, 1994, 1019.
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