Synthèses et études physico-chimiques de complexes de manganèse, moèles du centre de dégagement du dioxygène des plantes

Synthesis and physico-chemical studies of manganese complexes, models of the oxygen evolving center of green plants

• Auteur / Autrice : Laurent Sabater
• Direction : Ally Aukauloo
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Chimie inorganique
• Date : Soutenance en 2005
• Etablissement(s) : Paris 11
• Partenaire(s) de recherche : autre partenaire : Université de Paris-Sud. Faculté des sciences d'Orsay (Essonne)

Mots clés

Mots clés libres

Chimie bioinorganique

Photosynthèse

Manganèse

Site de dégagement du dioxygène

Modèles structurels et fonctionnels

N, O ligands multi-compartimentaux

Electrochimie

Spectroscopies RPE et UV-visible

Résumé

La photosynthèse est le processus complexe de conversion de l'énergie lumineuse en énergie chimique. Une réaction clé de ce processus est l'oxydation photoinduite de l'eau en dioxygène. Elle a lieu dans le centre de dégagement du dioxygène des plantes. Ce manuscrit présente la synthèse et l'étude de complexes de manganèse modèles structuraux et fonctionnels du système naturel. Une première partie décrit les synthèses organiques multi-étapes de ligands mono-, bis- et tétra-compratimentaux dont la topologie permettra, après complexation, d'imposer des interactions entre les centres fonctionnels. Le site de complexation métallique est de type [N4O]. Dans une seconde partie, les caractérisations spectroscopiques (IR, UV, RPE, Magnétisme) et électrochimiques (Voltamétrie cyclique et Electrolyses) des complexes obtenus à l'aide de ces ligands sont détaillés et comparés à un complexe de référence correspondant à la cavité [N4O] seule. Enfin la stratégie envisagée ici pour la synthèse de ligands induisant une topologie particulière entre centres fonctionnels a été envisagée pour la modélisation d'autres métalloprotéines.

Photosynthesis is the fascinating process that allows transformation of solar energy into chemical energy. A key reaction is the photo-induced oxidation of water into dioxygen. The reaction takes place at the Oxygen Evolving Center (OEC). This manuscript describes the investigation of OEC chemical models. In a first part, the organic multi-step synthesis of three pillared cofacial Salen-type ligands containing one, two and four metallic coordination sites are described. After coordination, the functional centers should exhibit a synergetic interaction due to the ligand-induced topology. In a second part, spectroscopical (IR, UV, EPR , Magnetism) and electrochemical (cyclic voltametry, electrolysis) properties of manganese complexes obtained with these ligands are compared to a reference corresponding to the [N4O] cavity only. Lastly, new ligands are proposed to improve the synergy between the metallic centers, and the strategy is enlarged to the modelling of others metalloproteins.