Effets de stéréochimie sur la structure et la photoréactivité de biomolécules : étude théorique et expérimentale

stereochemistry effects on the structure and photoreactivity of biomolecules : theoretical and experimental study

• Auteur / Autrice : Feriel Ben Nasr
• Direction : Anne Zehnacker-Rentien, Nejmeddine Jaïdane
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Chimie
• Date : Soutenance le 07/06/2019
• Etablissement(s) : Université Paris-Saclay (ComUE) en cotutelle avec Université de Tunis El-Manar. Faculté des Sciences de Tunis (Tunisie)
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences chimiques : molécules, matériaux, instrumentation et biosystèmes (Orsay, Essonne ; 2015-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Institut des sciences moléculaires d'Orsay (2010-....)
• Partenaire(s) de recherche : établissement opérateur d'inscription : Université Paris-Sud (1970-2019)
• Jury : Président / Présidente : Niloufar Shafizadeh
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Anne Zehnacker-Rentien, Nejmeddine Jaïdane, Niloufar Shafizadeh, Majdi Hochlaf, Med Taieb Ben Dhia
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Manef Abderrabba, Majdi Hochlaf

Mots clés

Mots clés contrôlés

Alcaloïdes de Cinchona

Quinine

Énantiomères

Spectres de vibration

Spectrométrie de masse à temps de vol

Mots clés libres

Chiralité

Spectroscopie laser

Spectrométrie de masse

Alcaloides de quinquina

Dipeptides cycliques

Chimie quantique

Chirality

Laser spectroscopy

Mass spectrometry

Cinchonna alkaloids

Cyclic dipeptides

Quantum chemistry

Résumé

Ce travail vise à comprendre l’effet de la chiralité sur la structure et la photoréactivité de biomolécules, isolées en phase gazeuse. Pour cela, nous combinons des méthodes de spectroscopie laser couplées à la spectrométrie de masse avec des calculs de chimie quantique. La comparaison entre spectres expérimentaux et simulés permet de déterminer la structure des espèces étudiées et de comprendre leur photoréactivité. La première partie étudie la différence de structure entre les deux diastéréoisomères d’un dipeptide cyclique (cyclo Tyr-Tyr). Une seule forme est observée quand les deux résidus tyrosine n’ont pas la même chiralité. Dans cette structure, un des cycles aromatiques est replié sur le cycle peptidique et l’autre est étendu à l’extérieur. Dans le stéréoisomère où les deux résidus ont la même chiralité, cette forme coexiste avec une autre, dans laquelle les deux cycles aromatiques interagissent par une liaison hydrogène. La deuxième partie concerne la structure et la nature des états excités de complexes d’alcaloïdes dérivés de la quinine avec l’acide sulfurique. Les complexes sont formés par l’ajout de l’ion bisulfate sur l’alcaloïde doublement protoné. L’ion bisulfate protège l’alcaloïde de la photodissociation UV grâce à un effet de cage, qui est identique pour la quinine et son pseudoénantiomère la quinidine.

This thesis aims at understanding chirality effects on the structure and photoreactivity of biomolecules in the gas phase by combining laser spectroscopy coupled to mass spectrometry and quantum chemical calculations. Comparison between experimental and simulated spectra allows determining the structure of the species under study and understanding their photoreactivity. The first part of this work focuses on the structural differences between the two diastereoisomers of a cyclic dipeptide, cyclo Tyr-Tyr. Only one form is observed when the two residues have different chirality. In this form, one of the aromatic rings is folded over the dipeptide ring and the other one is extended outwards. For the diastereomer with residues of identical chirality, this form coexists with a structure in which the two aromatic rings are in a stacked position, stabilized by hydrogen bond formation. The second part of this thesis deals with the structure and the nature of the excited states of complexes of cinchona alkaloids with sulfuric acid. An important finding is that the complexes are formed by adding the bisulfate ions to doubly-protonated alkaloid. The presence of the bisulfate ion has a protective effect towards photodissociation thanks to the cage effect, which is identical for quinine and its pseudo enantiomer quinidine.