Nouveaux ligands uronamides dérivés de l'acide D-galacturonique : synthèse, propriétés physico-chimiques et études de complexation avec les ions cuivre (II)

New uronamide ligands derived from D-galacturonic acid : synthesis, physico-chemical properties and copper (II) complexation studies

• Auteur / Autrice : Anas Allam
• Direction : Richard Plantier-Royon, Laurent Dupont
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Chimie
• Date : Soutenance en 2009
• Etablissement(s) : Reims
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Clotilde Policar

Mots clés

Mots clés contrôlés

Catalyse

Complexation

Pectine

Biomasse -- Conversion

Ressources agricoles

Mots clés libres

Acide D-galacturonique, Catalyse oxydative, Aminolyse, Glycosylation

Résumé

Le travail de thèse réalisé décrit la synthèse de ligands amphiphiles de type uronamides, les propriétés physicochimiques ainsi qu’une étude de complexation avec les ions Cu (II). La synthèse de ces nouvelles molécules amphiphiles et complexantes a été réalisée à partir de l’acide D-galacturonique, en élaborant une séquence réactionnelle directe, écocompatible et peu coûteuse, avec une étude détaillée des conditions expérimentales accompagnant chaque transformation mise en jeu afin d’optimiser le processus. Cette nouvelle famille de molécules a pour objectif final de complexer les ions Cu (II) et de les transporter à travers l’épiderme afin d’activer certaines enzymes responsables du déclenchement du cycle de la mélanogénèse, en l’occurrence la tyrosinase et la catéchol oxydase. Les propriétés physicochimiques et complexantes des ligands préparés ont été étudiées au cours de ce travail. L’étude physico-chimique de cette famille de composés de type n-octyl D-galacturonamides a montré qu’ils possédaient de très bonnes qualités tensioactives par comparaison aux n-octyl glycosides. D’autre part, des études de complexation ont été réalisées en présence des ions Cu (II) en fonction du pH, afin de définir les différentes espèces présentes dans chaque gamme de pH, ainsi que leurs constantes de stabilité. Des complexes métalliques ont été synthétisés à l’état solide, puis utilisés pour tester leur potentiel catalytique dans la réaction d’oxydation modèle du 3,5-di-tert-butyl catéchol en 3,5-di-tert-butyl quinone. Cette réaction réalisable dans le méthanol ainsi qu’en milieu aqueux micro-hétérogène, a montré que ces complexes cuivriques possédaient la faculté de catalyser cette réaction avec une activité équivalente dans les deux milieux. Enfin, une dernière partie a été consacrée à l’élaboration d’une voie d’accès originale vers des macrocycles à base d’acide D-galacturonique pour la conception d’une nouvelle gamme de glycocryptands permettant la complexation sélective des cations

This PhD work describes the synthesis of amphiphilic D-galacturonamide ligands, their physico-chimical properties and their complexation with copper (II) ions. These original ligands were synthesized from D-galacturonic acid, the major component of pectins from sugar beet pulp, the co-product of sugar industry. The final aim of these amphiphilic glycoligands was their use as copper ions carriers through the skin for the activation of enzymes responsible for the release of the melanogenesis cycle such as tyrosinase and catechol oxidase. The synthesis of the glycoligands used a direct, cheap and eco-compatible two step reaction sequence from D-galacturonic acid: O-glycosylation esterification and aminolysis of ester function. A detailed study of the experimental conditions (temperature, time, acid catalyst, amount of alcohol, thermal or microwave activation) for each step was developed in order to optimize the synthetic process. The physico-chemical properties were studied and the prepared ligands showed interesting tensioactive properties compared to the known n-octyl glycosides. Studies of complexation with copper (II) ions were achieved, as function of the pH, to define the various species present in every range of pH as well as their stability constants. Metallic complexes were synthesized in the solid state and used to assess their catalytic activities in the model oxidation reaction of 3,5-di-tert-butyl catechol to 3,5-di-tert-butyl quinone. These complexes can catalyze this oxidation reaction in methanol and also, interestingly, in a micro-heterogeneous aqueous medium with the same activity in both media. Free ligands as well as the corresponding copper complexes proved to be weak inhibitors for the tyrosinase activity. Finally, a last part of this work was devoted to the elaboration of synthetic routes towards macrocycles ligands from D-galacturonic acid and to the conception of a new range of glycocryptands for selective cations complexation