Thèse soutenue

Réactivité chimique des complexes dinucléaires de fer (III) à pont oxo : applications en catalyse d'oxydation énantiosélective et en hydrolyse de phosphoesters
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Auteur / Autrice : Carole Duboc
Direction : Marc Fontecave
Type : Thèse de doctorat
Discipline(s) : Chimie
Date : Soutenance en 1998
Etablissement(s) : Université Joseph Fourier (Grenoble ; 1971-2015)

Résumé

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Modeliser le site actif d'une metalloenzyme est une approche indispensable a la caracterisation precise de son site metallique et a la comprehension de son mecanisme d'action. Au laboratoire, nous nous sommes plus particulierement interesses a deux enzymes la methane monooxygenase (mmo) et la phosphatase acide pourpre (pap) issues de la classe des proteines a fer oxo, enzymes contenant toutes au sein de leur site actif un systeme dinucleaire de fer (iii) ponte par un oxygene. Leurs activites catalytiques, oxydation d'alcanes pour la mmo et hydrolyse de phosphoesters pour la pap, ont ete reproduites a l'aide de nouveaux complexes dinucleaires de fer (iii) a pont oxo. Dans le cas de la catalyse d'oxydation d'alcanes, notre premier objectif a ete d'optimiser les premiers complexes synthetises au laboratoire. Pour se faire, la stabilite des complexes a ete amelioree et des conditions d'oxydation efficaces ont ete mises au point en utilisant le peroxyde d'hydrogene comme oxydant. Quant a leur mecanisme d'action, l'introduction d'elements de chiralite au sein des complexes a permis d'effectuer des hydroxylations enantioselectives, demontrant ainsi que la reaction est centree sur le metal. L'ensemble des resultats ainsi que la caracterisation d'un intermediaire, un complexe dinucleaire de fer (iii) -oxo -peroxo a permis de proposer un mecanisme d'action qui est proche de celui propose pour la mmo. Ces complexes optiquement actifs se sont aussi reveles etre de bons catalyseurs d'oxydation de sulfures. Ils sont chimiospecifiques puisque seul le sulfoxyde est forme et les reactions sont enantioselectives. Le mecanisme d'action a ete entierement elucide grace a des etudes cinetiques alliees a des etudes spectroscopiques. Pour la premiere fois, la reactivite d'un systeme peroxo ferrique a ete mise en evidence. Enfin, nous avons etudie les proprietes acido-basiques d'un de ces complexes dans l'eau. Ceci a conduit a la synthese du premier complexe dinucleaire de fer (iii) a pont -oxo possedant deux ligands hydroxo stables aussi bien a l'etat solide qu'en solution. Son acide conjugue s'est revele efficace en hydrolyse de phosphodiesters. L'etude du mecanisme a mis en evidence le role essentiel d'un ligand hydroxo et l'importance de la structure dinucleaire du systeme qui permet une synergie entre les deux sites metalliques. Ce systeme chimique represente le premier modele a la fois structural et fonctionnel de l'enzyme et sa reactivite valide le mecanisme d'action propose pour la pap.