Interactions non usuelles en milieu confiné : synthèses de cages fonctionnalisées et applications

Unusual interactions in confined space : synthesis of functionalized cages and applications

• Auteur / Autrice : Louise Miton
• Direction : Alexandre Martinez, Vincent Robert
• Type : Projet de thèse
• Discipline(s) : Sciences Chimiques
• Date : Inscription en doctorat le 01/10/2020; Soutenance le 08/12/2023
• Etablissement(s) : Ecole centrale de Marseille
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences Chimiques (Marseille ; 1996-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : ISM2 - Institut des Sciences Moléculaires de Marseille
• Partenaire(s) de recherche : Equipe de recherche : ChiroSciences

Mots clés

Mots clés libres

Chimie supramoléculaire

Commutateur moléculaire

Interactions non covalentes

Hémicryptophane

Cryptophane

Reconnaissance moléculaire

Supramolecular chemistry

Molecular switch

Non covalent interactions

Hemicryptophane

Cryptophane

Molecular recognition

Résumé

L'objectif du projet est (i) d'activer des petites molécules de gaz (en particulier H2), (ii) effectuer une catalyse multiple (coopérative ou relais) en utilisant des sites catalytiques différents et isolés grâce à leur confinement dans des cages moléculaires. Pour atteindre cet objectif, nous prévoyons d'abord de concevoir des FLP, basées sur l'encapsulation d'au moins un des deux partenaires acide/base de Lewis dans des cavités moléculaires bien définies. Au-delà de l'amélioration de la réactivité et de la sélectivité liées au confinement du site catalytique et du substrat dans une même cavité, le confinement individuel de ces différents sites catalytiques dans des cages moléculaires empêchera leur interaction directe. Ainsi, de nouveaux systèmes émergeront de la combinaison de plusieurs centres catalytiques incompatibles entre eux, fonctionnant en synergie afin de fournir de nouvelles réactivités. Nous proposons de développer ces catalyseurs supramoléculaires basés sur des structures hémicryptophanes. Ces molécules « hôtes » présentent une fonctionnalisation endohédrale de leur cavité et des propriétés remarquables en tant que cages catalytiques. La nouveauté et l'originalité tiennent du fait que le système FLP bénéficiera également d'un contrôle précis de la forme, de la nature et même de la chiralité, résultant de l'encombrement stérique fourni par une cavité modulaire et adaptable.

The recognition of anionic molecules in supramolecular chemistry is of fundamental importance. It enables us not only to understand the specific interactions between anions (guests) and receptors (hosts), but also to design molecular systems capable of recognizing, and sometimes even highly selectively, anions in complex environments. This encapsulation capability has significant applications in fields as diverse as the environment and biology. It also opens the way to the design of functional and switchable materials. The work of this thesis focuses on the synthesis of heteroditopic cage molecules, possessing an electron deficient unit. The recognition of small molecular entities such as anions, ion-pairs or zwitterions could be achieved through anion - pi interactions. The cage molecules synthesized are composed of a chiral cyclotriveratrylene unit, enabling the creation of a chiroptic molecular switch. Mechanically interlocked molecules based on hemicryptophane were also considered. Finally, the Bioorthogonal chemistry of s-tetrazine units was exploited to stabilize a cryptophane.