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Photoredox process induced polymerization reactions: Iridium complexes for panchromatic photoinitiating systems - 15/03/16

Doi : 10.1016/j.crci.2015.06.016 
Sofia Telitel a, Frédéric Dumur b, Marc Lepeltier c, Didier Gigmes b, Jean-Pierre Fouassier a, 1, Jacques Lalevée a,
a Institut de Science des Matériaux de Mulhouse IS2M – LRC CNRS 7228 – UHA; 15, rue Jean Starcky, 68057 Mulhouse Cedex, France 
b Aix-Marseille Université, CNRS, Institut de Chimie Radicalaire, UMR 7273, F-13397 Marseille, France 
c Institut Lavoisier de Versailles, UMR 8180 CNRS, Université de Versailles Saint-Quentin en Yvelines, 45 avenue des États-Unis, 78035 Versailles Cedex, France 

Corresponding author.

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Abstract

The photoredox catalysis applied to the field of polymers and more particularly to the design of photoinitiating systems is briefly reviewed. Two novel phenylisoquinoline-based iridium complexes with fluorine substituents (bis[5-fluoro-2-(1-isoquinolinyl-κN)phenyl-κC](2,2,6,6-tetramethyl-3,5-heptanedionato-κO3O5)-iridium (III) (Ir_b) and bis[3,5-difluoro-2-(1-isoquinolinyl-κN)phenyl-κC](2,2,6,6-tetramethyl-3,5-heptanedionato-κO3O5)-iridium (III) (Ir_c) are proposed as photoredox catalysts (also called photoinitiator catalysts) and incorporated into suitable photoinitiating systems for cationic and radical polymerization. (3,4-Epoxycyclohexane)methyl-3,4-epoxycyclohexylcarboxylate (EPOX) and trimethylolpropane triacrylate (TMPTA) were used as benchmark monomers for cationic and radical photopolymerization. These new catalysts are compared to our very recently proposed unsubstituted catalyst compound: bis[2-(1-isoquinolinyl-κN)phenyl-κC](2,2,6,6-tetramethyl-3,5-heptanedionato-κO3O5)-iridium (III) (Ir_a). Remarkably, these catalysts exhibit improved light absorption properties and are characterized by a panchromatic behavior which ensures the photosensitivity of the polymerizable films to blue, green and red lights. The photochemical properties as well as the chemical mechanisms associated with these catalysts are investigated by ESR spin-trapping, laser flash photolysis, steady state photolysis, cyclic voltammetry and luminescence experiments. The structure/reactivity relationships as well as the substitution effect (by the fluorine) are discussed.

Le texte complet de cet article est disponible en PDF.

Keywords : Photoredox catalysis, Polymerization, Free radical chemistry, Visible light


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Vol 19 - N° 1-2

P. 71-78 - janvier 2016 Retour au numéro
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