Thèse soutenue

Synthèse et étude de régioisomères de cyclodextrines asymétriquement pontées et leur application en reconnaissance chirale

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Auteur / Autrice : Clara Testard
Direction : Matthieu SollogoubYongmin Zhang
Type : Thèse de doctorat
Discipline(s) : Chimie moléculaire
Date : Soutenance le 21/10/2024
Etablissement(s) : Sorbonne université
Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Chimie moléculaire de Paris centre (Paris ; 2000-....)
Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Institut parisien de chimie moléculaire (2009-....)
Jury : Président / Présidente : Michèle Salmain
Examinateurs / Examinatrices : Jeanne Crassous
Rapporteurs / Rapporteuses : David Landy, Dominique Armspach

Résumé

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Le développement de nouveaux récepteurs pour la reconnaissance chirale de petites molécules d'intérêt biologique est un champ important de la chimie hôte-invité, qui permet de mieux appréhender les mécanismes de reconnaissance moléculaire dans le vivant. Les protéines reconnaissent leur substrat par un jeu d'interactions faibles grâce à la disposition précise de certains acides aminés au sein de leur site actif. Lorsque le substrat est chiral, ce n'est pas seulement la chiralité L des constituants acides aminés qui dicte l'énantiosélectivité, mais l'ensemble de la structure tri-dimensionnelle de l'édifice protéique. Dans une approche biomimétique, cette thèse s'est attachée à modeler la forme de la cavité d'α-cyclodextrines (CDs) afin d'augmenter leur asymétrie et d'orienter leur énantiosélectivité dans des processus de reconnaissance chirale. Pour cela, notre stratégie repose sur la déformation de la cavité de CDs par pontage intramoléculaire associé à l'encapsulation d'un cation métallique, ce qui a déjà été mis en évidence dans notre équipe sur des systèmes similaires. C'est pourquoi, au cours de ces travaux de thèse, la synthèse de deux régioisomères de CDs asymétriquement pontées par un motif « tren », et celle des complexes de cuivre(II) correspondants, a été réalisée avec succès. Faisant suite à des études précédentes de notre équipe ayant démontrées le caractère pseudo-énantiomérique de tels régioisomères, nous avons étendu ce concept aux CDs perméthylées hydrosolubles. L'étude de la reconnaissance chirale dans l'eau d'une série de carboxylates chiraux par ces dernières a mis en lumière des sélectivités singulières par ces régioisomères. Notamment un cas d'inversion de l'énantiosélectivité entre nos deux hôtes a été pu être observée. Nous avons ainsi prouvé pour la première fois qu'un couple de CDs régioisomères asymétriquement pontées sont capables d'induire des énantiosélectivités opposées, comme le ferait un couple de véritables énantiomères. Enfin, une dernière partie de ces travaux ont porté sur l'étude préliminaire des propriétés catalytiques de notre couple de régioisomères, dans la catalyse au cuivre d'une réaction de Henry. Notre système s'est révélé peu efficace pour la catalyse asymétrique de cette réaction. Néanmoins, les énantiosélectivités opposées obtenues valident notre concept d'induction chirale par un couple de CDs régioisomères dont la cavité a été déformée par pontage.