Academic literature on the topic 'Complexe binucléaire'

Ce travail de thèse a pour objectif principal l'étude des propriétés de photo-commutation dans le visible et l'infrarouge de composés moléculaires à transition de spin. Les systèmes étudiés ont la particularité de présenter plusieurs états métastables à basse température : "Composés à transition de spin multi-métastables". L'enjeu actuel de tels systèmes ainsi que les processus de photo-commutation est de taille dans le domaine de l'adressage optique de l'information. Afin d'effectuer cette étude, nous avons choisi cinq composés chimiquement distincts : un mononucléaire, [Fe(ptz)6](BF4)2 (ptz = 1-propyltetrazole), pour lequel on a mis en évidence le découplage entre la transition cristallographique et la transition de spin photo-induite et quatre binucléaires de la famille {[Fe(L)(NCX)2]2bpym} (X = S ou Se; L = bpym (2,2'-bipyrimidine) ou bt (2,2'-bithiazoline)), où nous avons pu montrer entre autre qu'il est possible de convertir l'état fondamental bas spin de façon sélective en deux états macroscopiques distincts en fonction de la longueur d'onde de l'éclairement utilisé (visible ou infrarouge)
The aim of the present work was to develop a detailed picture of the photo-excitation process in some special spin crossover complexes, which exhibit more than one long-lived metastable states. We are interested in the effects of visible and infrared light irradiation on these systems. Such “multi-metastable spin crossover complexes” display actually an interesting and largely unexplored photophysics and hold also some promises as future candidates for storing and transferring information in molecular devices. In order to explore this topic, we have chosen five different systems: the mononuclear [Fe(ptz)6](BF4)2 complex (ptz = 1-propyleterazole) for which we demonstrate a clear decoupling between the crystallographic phase transition and the light-induced spin conversion and four binuclear complexes of the family {[Fe(L)(NCX)2]2bpym} (X = S or Se; L = bpym (2,2'-bipyrimidine) or bt (2,2'-bithiazoline)). This last study led to a number of original results, revealing for example wavelength-selective photomagnetic phenomena in these systems

Notre travail s'inscrit dans le cadre de la recherche de complexes modeles de sites actifs binucleaires d'enzymes a fer non heminique et plus particulierement de l'hemerythrine et de la methane monooxygenase. Pour cela, nous avons synthetise des composes dans lesquels le centre binucleaire est dissymetrique, c'est a dire que les deux ions metalliques sont dans des environnements differents. Ainsi lors de la synthese de complexes a valence mixte, fe#i#i#ife#i#i, l'ion ferrique est dans un environnement n#3o#3 alors que l'ion ferreux se trouve dans un environnement n#2o#3x, un ligand exogene completant sa sphere de coordination. Notre projet s'articule ensuite principalement autour de deux axes : - l'etude de la structure electronique du centre a fer suivant les conditions de solvatation et d'hydratation du milieu, donc suivant la nature du ligand x. On montre par ces experiences que les proprietes spectroscopiques et electrochimiques des complexes varient suivant si x est une molecule d'acetonitrile ou une molecule d'eau et, de plus, lors de l'oxydation de la forme fe#i#i#ife#i#i-oh#2 il se produit une deprotonation spontanee pour conduire a une espece fe#i#i#ife#i#i#i-oh. - la capacite des complexes a catalyser des reactions d'hydroxylation de substrats, en presence de donneurs d'oxygene. Les resultats obtenus indiquent que les complexes possedent une activite monooxygenase et, de plus, en presence de toluene, il se produit une hydroxylation en position ortho pour donner comme produit d'oxydation l'ortho-cresol, ce qui modelise la reactivite de la toluene-2-monooxygenase. Enfin, dans une derniere partie, nous presentons la structure d'un nouveau complexe possedant une entite fe#i#i#i#2(-oh)#2.

Nous avons synthetise et caracterise plusieurs series de carboxylates binucleaires de ruthenium a valence mixte de formule generale ru#2(rco#2)#4x, ou x=cl, rco#2, dodecylsulfate et r=ch#3(ch#2)#n, (c#nh#2#n#+#1o)#mph. Une serie de carboxylates de ruthenium divalent de formule ru#2(rco#2)#4 a chaine aliphatique lineaire a aussi ete synthetisee et etudiee. Les proprietes mesomorphes de ces produits ont ete etudiees par microscopie optique en lumiere polarisee, calorimetrie differentielle a balayage et diffraction de rayons x de poudre. Les carboxylates divalents presentent une mesophase colonnaire hexagonale ordonnee, tres similaire a celle qui avait ete obtenue pour les carboxylates de cuivre et de rhodium. Le mesomorphisme des carboxylates de ruthenium a valence mixte s'est revele fortement dependant de la nature de l'anion et du type de carboxylate. Le parametre clef dans l'apparition de mesophases est le remplissage efficace de l'espace, obtenu par utilisation d'anions a longue chaine ou de carboxylates equatoriaux encombrants. Un modele structural pour la mesophase colonnaire hexagonale des pentacarboxylates est propose. Les etudes spectroscopiques (infrarouge, raman) montrent que la vibration ru-ru est peu sensible a la nature des produits etudies. De plus, sa frequence reste pratiquement inchangee lors de la transition vers la phase cristal liquide. Le comportement magnetique des carboxylates de ruthenium a valence mixte est caracterise par un etat paramagnetique avec un fort ecart en champ nul. La presence d'interactions intermoleculaires depend de la nature de l'anion, ainsi que de certains parametres structuraux. Aucun changement de structure electronique n'a ete detecte pour les pentacarboxylates lors de la transition vers la mesophase, contrairement a la situation trouvee dans les carboxylates divalents. L'intercalation de pyrazine introduit des interactions intermoleculaires antiferromagnetiques dans les carboxylates a valence mixte, et conduit a la modification des proprietes spectroscopiques ainsi qu'a la perte du caractere mesogene des carboxylates divalents

Les monooxygénases à cuivre, enzymes impliquées dans le métabolisme de l'oxygène moléculaire, sont d'une importance capitale dans de nombreux systèmes vivants. Parmi elle, la dopamine β-hydroxylase(DBH), joue un rôle majeur dans la biosynthèses des catécholamines, neurotransmetteurs du système nerveux central et périphérique. Le mécanisme d'action de cette enzyme n'étant pas totalement déterminé, de nombreux modèles structuraux et fonctionnels ont été proposés. L'objectif de cette thèse est de proposer des modèles biomimétiques de la DBH en combinant deux domaines de la chimie. La première est la chimie supramoléculaire permettant de reproduire l'interaction enzyme-substrat. La seconde, la chimie inorganique qui permettra la synthèse d'analogues de site actif. Deux modèles combinant une partie reconnaissance hydrophobe de type cyclophane, et un centre métallique bicuivre, ont été synthétisés. De nombreux intermédiaires ont été totalement caractérisés, renseignant ainsi sur la conformation, l'espace disponible, et le type d'interactions, intra et intermoléculaires, présents dans ces composés. De plus, une molécule de chloroforme a pu être cocristalisée à l'intérieur d'une des cavités. Un de ces modèles binucléaires a été testé dans la réaction d'hydrolyse de phosphodiesters. Bien que présentant une cinétique inattendue (l'effet tensioactif du BNPP permettrait d'augmenter l'accessibilté aux sites actifs du complexe 18, ceci se traduisant par une courbe cinétique d'allure sigmoïde), une activité cinq fois supérieure à celle de deux équivalents d'un complexe mononucléaire a été mise en évidence. Cette différence d'activité peut s'expliquer par l'influence du ligand hydrophobe sur la réactivité, ou une synergie entre les deux ions cuivriques lors de l'hydrolyse
Copper monooxygenases involved in dioxygen metabolism, are important in numerous living systems. Dopamine β-monooxygenase (DBM) plays a major role in catecholamine biosynthesis, central and peripheral nervous system neurotransmitters. The mechanism of enzymatic action is not totally described, so many structural and functional models have been proposed. The aim of this thesis is to combine two chemistry's domains in order to prepare biomimetic models of DBM. These two domains are supramolecular chemistry, to mimic enzyme-substract complex, and inorganic chemistry, to synthesise analogous active sites. Two models combining a cyclophane-type hydrophobic pocket and a binuclear copper centre have been synthesised. Many intermediate and final products have been totally described (X-ray diffraction, IR, NMR. . . ), informing on conformation, space available, and intra- and intermolecular interactions in these compounds. Moreover an intermediate cyclophane was co-cristallised with a chloroform molecule inside the cavity. One of these binuclear models has been checked in phosphodiesters hydrolysis reaction. Despite an unexpected kinetic curve appearance (tensioactive effect of BNPP may increase active sites availability of complex 18) binuclear complex 18 showed a higher activity (5x) than a mononuclear copper complex (two equivalents). This higher activity can be explained either by hydrophobic interactions increasing the rate of reaction, or synergic effect of the two copper ions (binuclear structure) on hydrolysis

Le travail présente contribue à la modélisation fonctionnelle des protéines à fer-oxo. Une première étude porte sur les propriétés catalytiques en oxydation d'alcanes de nouveaux complexes bi nucléaires de fer#3#+ a pont oxo, modèles du site actif de la méthane monooxygenase (mmo). Il a été montré que les complexes bi nucléaires ferriques à pont oxo et a ligands de type bipyridine, possédaient une activité catalytique en oxydation d'alcanes importante lorsque l'oxydant utilise est l'hydroperxyde de tertiobutyle (tbuooh). Les résultats de l'étude structure/réactivité montrent que la présence d'un ligand facilement échangeable est primordiale pour l'obtention de catalyseurs performants. Une forte activité de dismutation du peroxyde d'hydrogène (h#2o#2) par les complexes bi nucléaires a été mise en évidence limitant, pour l'instant, son utilisation comme oxydant dans les réactions d'oxydation d'alcanes. L'étude des mécanismes réactionnels a permis de piéger des intermédiaires fer-peroxo. Un mécanisme impliquant à la fois des espèces radicalaires et fer-oxene est proposé. Afin d'essayer de limiter la dégradation des catalyseurs au cours des cycles catalytiques, la synthèse d'un ligand binucleant à fonction carboxylate intégrée a été réalisée. Ainsi, le premier complexe binucleaire de fer#3#+ à pont oxo dans lequel le carboxylate pontant est fourni par le ligand a été obtenu. Une deuxième étude porte sur les mécanismes d'aggregation d'espèces ferriques, phénomène implique dans la bio minéralisation du fer. Des complexes tetranucleaires et trinucleaires lineaires de fer#3#+ a ponts oxo possédant des propriétés spectroscopiques originales ont été isolés et caracterisés. En solution aqueuse, un complexe binucleaire de fer#3#+ à ligands hydroxo, modèle structural et fonctionnel des phosphatases acides pourpres (pap) a été isolé démontrant, sans ambiguïté, le caractère nucléophile d'un ligand hydroxyde du fer#3#+

Ce manuscrit de thèse décrit la conception, l’élaboration et l’étude de complexes organofers électro-actifs dans lesquels deux unités terminales Cp*(dppe)FeII/III sont reliés par un pont fonctionnel. Dans le premier chapitre, nous avons présenté une réaction à la fois originale et efficace catalysée par le Pd(0) qui permet d’accèder à la [5,5’-{(Cp*(dppe)Fe–C≡C}2-(μ-2,2’-bipy)]. Le deuxième chapitre porte sur la présentation d’une voie de synthèse rapide et efficace du métallo-ligand [6,6’-{Cp*(dppe)Fe–C≡C}2-(μ-2,2’-bipy)]. Le troisième chapitre de ce mémoire est consacré à l’utilisation du ligand 1’,1’’’-bis(éthynyle)biferrocényle comme pont entre deux terminaisons électroactives Cp*(dppe)FeII/III. L’espaceur électro-actif joue le rôle de relais moléculaire favorisant le transfert électronique d’une terminaison à l’autre par sauts successifs. Afin d’ajuster les potentiels redox des terminaisons par rapport à ceux du biferrocényle, les terminaisons Cp(PPh3)2M (M = Ru, Os) ont également été utilisées pour substituer un ou deux sites organofers. Le chapitre quatre est dédié aux travaux réalisés sur le système hybride Cp*(dppe)Fe-C≡C-TTMe3. Dans cette molécule, le site Cp*(dppe)FeII/III interagit à travers le pont acétylure avec le fragment tétrathiafulvalényle. La nouvelle molécule est stable sous trois degrés d’oxydation. L’espèce monocationique se comporte comme un composé à valence mixte de classe II et le couplage électronique entre les deux électrophores a été déterminé (Hab = 320 cm-1). Dans le cinquième et dernier chapitre nous mettrons à profit la découverte d’une réaction d’activation de la liaison C-H du groupement méthyle situé sur le même cycle du TTF et de l’acétylure de fer dans le composé [Cp*(dppe)Fe-C≡C-TTMe3](PF6)3. Cette réaction permet la synthèse du complexe moléculaire multifonctionnel [Cp*(dppe)Fe=C=C=TTFMe2=CH-CH=TTFMe2=C=C=Fe(dppe)Cp*][PF6]2 avec de très bon rendement. Les propriétés physicochimiques de ce nouveau complexe analysées avec le support de la chimie quantique permettent de révéler les caractéristiques originales de ce composé inédit
This thesis highlights the conception, synthesis and studies of redox-active organoiron complexes in which the two termini Cp*(dppe)FeII/III are linked by a functional bridge. In chapter I, an original and efficient synthetic Pd(0) catalysed homocoupling procedure is reported involving mononuclear organoiron(II) intermediates allowing us to isolate [5,5’-{Cp*(dppe)Fe–C≡C}2-(μ-2,2’-bipy)]. In chapter II, a rapid and efficient synthetic access to the redox-active metallo-ligand [6,6’-{cp*(dppe)Fe–C≡C}2-(μ-2,2’-bipy)] is described. In chapter III, the synthesis and properties of a series of complexes containing bis(ethynyl)biferrocene as a bridge between different redoxactive groups is pointed out. The redox bridge acts as a molecular relay for the electronic exchange between the termini via an electron hopping pathway. In order to tune the redox potential compared with those of biferrocene, one or two organoiron groups have been substituted by the Cp(PPh3)2M (M = Ru, Os) groups. In chapter IV, works are dedicated to the hybrid system Cp*(dppe)Fe-C≡C-TTMe3. In this molecule, electronic interactions take place between the Cp*(dppe)FeII/III center and the tetrathiafulvalene core through the ethynyl bridge. The new molecule is stable under three redox states. The mono-oxidized species behaves as a mixed valence species with an electronic coupling Hab = 320 cm-1 between the two electrophores. In the fifth and final chapter, the discovery of a CH bond activation of a methyl group located on the same cycle of the TTF core and the iron acetylide for the compound [Cp*(dppe)Fe-C≡C-TTMe3](PF6)3 is reported. This new reaction allows the synthesis of the multicomponent molecule [Cp*(dppe)Fe=C=C=TTFMe2=CH-CH=TTFMe2=C=C=Fe(dppe)Cp*][PF6]2 in good yield. The resulting device displays specific properties analysed with the support of the quantum chemistry

Ces travaux décrivent la synthèse et l'étude de la réactivité de complexes binucléaires à fer, développés dans le but de mimer l'activité catalytique d'enzymes binucléaires à fer telles que la méthane monooxygénase soluble. Nous avons synthétisé et caractérisé plusieurs complexes binucléaires à fer(III), possédant différents types de groupements (électro-donneurs, électro-attracteurs, donneurs de liaison hydrogène) dans leur seconde sphère de coordination, de façon symétrique ou dissymétrique. Nous avons étudié l'influence de la seconde sphère de coordination de ces différents complexes sur les différents intermédiaires formés (notamment l'intermédiaire µ-peroxo-FeIIIFeIII) lorsque que ces complexes sont exposés au peroxyde d'hydrogène. Nous avons également étudié la capacité de ces différents complexes à catalyser les réactions d'oxydation de différents substrats (sulfures, alcènes et alcanes) par le peroxyde d'hydrogène, en absence et en présence d'eau dans le milieu réactionnel. Une modification intéressante de la chimiosélectivité de la réaction d'oxydation du cyclooctène par le peroxyde d'hydrogène, en présence d'un complexe binucléaire à fer dissymétrique et d'eau dans le milieu réactionnel a été observée. Différentes études d'aspect mécanistique ont été réalisées afin de déterminer l'origine des différents phénomènes observés en catalyse d'oxydation
This work describes the synthesis and the study of the reactivity of diiron complexes, developed in order to mimic the catalytic activity of diiron enzymes such as the soluble methane monooxygenase. We synthesized and characterized several diiron(III) complexes, bearing different types of groups (electron-donating, electron-withdrawing, hydrogen bond donating) in their second coordination sphere, in a symmetrical or non-symmetrical way. We studied the influence of the second coordination sphere of these different complexes over the different intermediates (particularly the µ-peroxo-FeIIIFeIII intermediate) formed by exposing them to hydrogen peroxide. We also studied the ability of these complexes to catalyze the oxidation of various substrates (sulfurs, alkenes, alkanes) by hydrogen peroxide, in absence or in presence of water in the reaction mixture. An interesting modification of chemoselectivity was observed in the case of oxidation of cyclooctene by hydrogen peroxyde, catalyzed by a non-symmetrical diiron complex, in presence of water in the reaction mixture. Several mechanistic studies were performed in order to investigate on the origin of the phenomenons we observed during oxidation catalysis studies

Les phosphatases acides pourpres appartiennent a la classe des enzymes a fer non heminique a site actif binucleaire. Ces proteines ont ete etudiees par diverses techniques spectroscopiques, mais leur structure cristallographique n'a pas encore ete resolue. Dans le but de mieux connaitre les proprietes structurales des phosphatases acides pourpres, nous avons synthetise des complexes modeles de leur site actif a partir de nouveaux ligands phenoliques binucleants dissymetriques. Ces analogues synthetiques sont les premiers a reproduire plusieurs aspects essentiels des sites naturels, notamment leur dissymetrie, la coordination d'un seul groupement phenolate terminal et leurs proprietes electrochimiques. La dissymetrie des complexes a permis d'observer des caracteristiques propres aux enzymes, telles que la localisation des valences en solution et la stabilisation des formes a valence mixte. L'etude electrochimique a montre que la presence d'un seul groupement phenolate terminal etait essentielle pour modeliser les proprietes redox particulieres des phosphatases acides pourpres

Ce memoire comporte deux parties. La premiere est relative a l'etude des proprietes electrochimiques et electrocatalytiques de derives du n-hydroxyphtalimide. L'efficacite de ces catalyseurs vis-a-vis de l'oxydation de substrats organiques reste limitee, en particulier pour l'oxydation d'alcanes. La seconde partie, principalement consacree a l'etude des proprietes electrochimiques de complexes binucleaires oxo de fer (iii), modeles de la methane monooxygenase a permis de mieux apprehender les mecanismes mis en jeu lors des oxydations catalytiques. En milieu neutre, la reduction irreversible monoelectronique des complexes du type fe 2 i i i. I i io(l) 4(s) 2 4 + (s = h 2o ou ch 3cn) (l = 2,2-bipyridine, l = () 4,5-pinene-2,2-bipyridine) conduit en quantites egales a un oxyde de fer (iii) mal defini et au complexe fe i i(l) 3 2 +. En milieu acide, leur reduction bielectronique conduit a la formation quantitative d'un nouveau complexe fe i i(l) 2(s) 2 2 + qui presente des proprietes catalytiques vis-a-vis de substrats organiques comparables a celles du complexe binucleaire correspondant. Le complexe avec l = bpy, a permis la synthese de nouveaux complexes de fer (ii) dissymetiques par substitution des deux molecules s par un ligand bidentate azote l et a la synthese d'un nouveau complexe heterobinucleaire fer (ii) ruthenium (ii). En substitutant l par des groupements tels que le vinyle ou le pyrrole, des electrodes modifiees correspondantes ont pu etre elaborees. L'etude du comportement electrochimique des complexes de fer (iii) mono fe(l) 2cl 2 + et binucleaires fe 2o(l) 4cl 2 2 + (l = 2,2-bipyridine, l = 4,4-dimethyl-2,2-bipyridine) de fer (iii) a permis, quant a elle, de montrer que ces complexes sont reduits en complexes mononucleaires fe i i(l) 3 2 +. La formation de fe i i(l) 3 2 + s'accompagne de la liberation de cl et de la formation de fe i i icl 4 dans la cas de la reduction de fe(l) 2cl 2 + tandis qu'un oxyde de fer (iii) mal identifie resulte de la reduction de fe 2o(l) 4cl 2 2 +.