Synthèse et études conformationnelles de 1:1-[alpha-alpha-Nalpha-Bn-hydrazino]mères linéaires et cycliques

Synthesis and conformational studies of linear and cyclic 1:1-[alpha/alpha-Nalpha-Bn-hydrazino]mers

• Auteur / Autrice : Ralph-Olivier Moussodia
• Direction : Brigitte Jamart, Régis Vanderesse
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Génie des Procédés et des Produits
• Date : Soutenance le 16/11/2012
• Etablissement(s) : Université de Lorraine
• Ecole(s) doctorale(s) : RP2E - Ecole Doctorale Sciences et Ingénierie des Ressources, Procédés, Produits, Environnement
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire de Chimie Physique Macromoléculaire
• Jury : Président / Présidente : Yves Chapleur
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Claude Taillefumier
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Philippe Le Grel, Oleg Melnyk

Mots clés

Mots clés contrôlés

Colloïdes

Autoassemblage

Nanotubes

Composés macrocycliques

Mots clés libres

Hydrazinopeptides

Hydrazinoturn

Y-turn

Macrocycles

Nanotubes

Auto-assemblage

Gélation

Hydrazinopeptides

Hydrazinoturn

Y-turn

Macrocycles

Nanotubes

Self-assembly

Gelation

Résumé

Ce travail décrit la synthèse et l'étude structurale de 1:1-[alpha/alpha-Nalpha-Bn-hydrazino]mères linéaires et cycliques. Après avoir mis au point une méthode générale de synthèse en solution des alpha-Nalpha-hydrazinoesters diversement substitués sur l'azote alpha, ces derniers ont été engagés dans l'élaboration de 1:1-[alpha/alpha-Nalpha-Bn-hydrazino]mères linéaires et cycliques de taille variable. Des études conformationnelles utilisant la RMN, l'IR et les RX ont permis de montrer que la présence de l'azote supplémentaire dans le squelette permettait l'établissement de liaisons hydrogène intramoléculaires conduisant à la formation d'hydrazinoturn. Ainsi l'alternance d'acides alpha-aminés naturels et d'alpha-hydrazinoacides conduit à une auto-structuration des oligomères linéaires par formation de y-turn et d'hydrazinoturn, identique en série hétéro- comme homochirale. En série cyclique, une analyse par RX a permis de mettre en évidence, à l'état solide, la formation de nanotubes due à l'empilement des cyclotétramères hétérochiraux. Cette conformation existe dans le toluène et le dodécane et conduit à la formation d'un gel. Bien que n'ayant pas de preuves de sa structure à l'état solide, le gel formé par le cyclohexamère hétérochiral dans le cyclohexane nous conforte dans l'idée d'une auto-structuration comparable. Les analyses RMN et IR en variation de concentration et température ont quant à elles mis en évidence la dynamique de formation des nanotubes. L'étude sur le cyclotétramère homochiral a cependant montré qu'il ne formait pas de gel. Le gel étant révélateur d'une auto-structuration, ceci nous conduit à nous interroger sur la versatilité du squelette macrocyclique 1:1-[alpha/alpha-Nalpha-Bn-hydrazino] pour l'établissement de nanotubes

This work describes the synthesis and the structural study of linear and cyclic 1:1-[alpha/alpha-Nalpha-Bn-hydrazino]mers. After having designed a general method to synthesize alpha-Nalpha-hydrazinoesters with various surrogates on the alpha nitrogen in solution, these were used to build linear and cyclic 1:1-[alpha/alpha-Nalpha-Bn-hydrazino]mers of varied length. Conformational studies resorting to NMR, IR and X-ray crystallography have shown that the presence of a supplementary nitrogen within the backbone enables to form intramolecular hydrogen bonds, leading to the formation of hydrazinoturns. Thus, the alternation of natural alpha-aminoacids and alpha-hydrazinoacids leads to the autostructuration of the linear oligomers through the formation of y-turns and hydrazinoturns, both in the hetero and homochiral series. In the cyclic series, an X-ray crystallography analysis revealed the formation of nanotubes in the solid state, through the stacking of heterochiral cyclotetramers. This conformation exists in toluene and dodecane and leads to the formation of a gel. Despite having no proof of its structure in the solid state, the gel formed by the heterochiral cyclohexamer in cyclohexane confirms a comparable auto-structuration. Finally, concentration- and temperature-dependant NMR and IR studies have revealed the dynamics of the formation of nanotubes. The study of the homochiral cyclotetramer has however shown that it was not able to form a gel. As the gel is indicative of an auto-structuration, this has led us to question the versatility of the macrocyclic 1:1-[alpha/alpha-Nalpha-Bn-hydrazino] backbone towards the formation of nanotubes