Les résultats présentés dans ce mémoire portent sur l'étude des complexes de ruthénium à ligand phosphinidène terminal Ru(η6-arène)(L)(=PR) (arène = benzène, p-cymène, tri-iso-propylbenzène; L = phosphine, phosphite, isonitrile ; R = benzène, tri-tert-butylbenzène, ferrocénylméthyle).<br /> La première partie est une mise au point bibliographique sur la chimie des complexes phosphinidènes stables. Nous avons rappelé le mode de liaison métal-phosphinidène, les différentes voies d'accès à ces composés, leurs caractéristiques spectroscopiques et structurales ainsi que leur réactivité.<br /> La seconde partie est consacrée à la synthèse des complexes phosphinidènes nucléophiles de ruthénium. Deux méthodes de synthèse, la transmétallation et la déhydrohalogénation, ont été utilisées pour accéder à ces composés. L'influence des effets stériques et électroniques des ligands et du substituant porté par le phosphinidène, sur la nature des complexes et de leurs propriétés spectroscopiques et structurales a également été examinée en détail.<br /> Enfin, dans la dernière partie, la réactivité des complexes de ruthénium a été développée. Ce travail a permis de mettre en évidence le comportement ambivalent de ces composés. En effet, si leur caractère nucléophile se traduit par une réactivité avec les électrophiles (acides de Lewis et de Brönsted, halogénures d'alkyle), les complexes phosphinidènes peuvent réagir avec des espèces riches en électrons comme les alcynes. Une étude mécanistique approfondie a montré le rôle déterminant joué par les effets stériques dans ce comportement des complexes phosphinidènes. Enfin, une réactivité tout à fait originale a été décrite avec les oxydants et principalement l'oxygène. Dans ce cas, elle a permis la synthèse et la caractérisation des premiers métaphosphonates monomères. Ils sont stabilisés par complexation sur un fragment organométallique de ruthénium et présentent un mode de coordination η2-PO totalement inédit dans la littérature. Par ailleurs, cette complexation induit un comportement nucléophile inattendu puisque les métaphosphonates libres sont connus pour être des électrophiles puissants.

Les exopolysaccharides d'origine microbienne (EPS) jouent un rôle déterminant dans la stabilisation des agrégats du sol en s'associant avec les argiles minérales. Dans le cadre de ces travaux de recherche, nous nous sommes intéressés à l'étude des interfaces argile/EPS à l'échelle moléculaire par modélisation moléculaire. La montmorillonite sodique (Na-MMT) a été choisie comme modèle représentatif de l'argile minérale et plusieurs EPS ont été considérés : le dextrane, le MWAP71, le xanthane, le KYGT207, le rhamsane, YAS34 et le succinoglycane. Nous avons abordé deux aspects : (a) l'adsorption des unités constitutives des EPS sur la surface basale de Na-MMT, et (b) les relations établies entre les différences molécules dans des complexes argile/EPS/eau. Tous les EPS considérés présentent une affinité par la surface minérale, les interactions établies aux interfaces sont multiples, elles peuvent être ioniques, hydrophobes et des liaisons hydrogène. Nous avons constaté une corrélation linéaire entre l'enthalpie d'adsorption et la surface en contact. L'analyse des structures indique que le facteur déterminant pour l'adsorption est l'habilité des EPS à se déplier pour maximiser la surface en interaction. Pour les complexes argile/EPS/eau, les modèles montrent que l'interaction avec l'eau est la plus forte aux taux d'hydratation les plus faibles, montrant que le système s'oppose à la dessication. En revanche, l'interaction de l'EPS avec la surface de l'argile évite la dispersion des feuillets quand il y a un excès d'eau. Les résultats obtenus par modélisation présentent une bonne corrélation avec les observations expérimentales.

Le travail présenté dans ce manuscript est scindé en deux grands axes. Dans la partie principale, une procédure « one-pot » de cycloaddition [2+2] du dichlorocétène sur des éthers d'énols chiraux suivie d'une déchloration permet un accès facile à différentes cyclobutanones chirales de façon hautement chimio-, régio- et stéréosélective. Une cyclobutanone est ensuite utilisée pour développer une nouvelle synthèse asymétrique du Lobucavir®. Enfin, une étude a permis de montrer qu'il est aussi possible d'accéder à des chlorocyclobutènes chiraux à partir des cycloadduits. Le deuxième axe majeur de ce manuscript consiste à déterminer le mécanisme de formation des éthers d'ynols à partir des éthers d'énols dichlorés. Un marquage isotopique au chlore 35 a permis pour la première fois de départager les deux mécanismes envisagés: β–élimination ou réarrangement de Fritsh-Buttenberg-Wiechell.

Sur les 10500 t d'antibiotiques consommés en Europe chaque année, la moitié sont à usage vétérinaire. Ceux utilisés en pisciculture dulçaquicole sont généralement administrés aux poissons via un aliment distribué directement dans les bassins d'élevage. Leur devenir et leurs effets dans l'environnement aquatique notamment pour l'acide oxolinique (AO), la fluméquine (FLU) et l'oxytétracycline (OTC) suscitent donc un intérêt grandissant. L'objectif de cette thèse est d'étudier le devenir de ces trois antibiotiques dans l'eau, les sédiments et les bryophytes dulçaquicoles. La démarche a été de mettre au point et de valider des méthodes de dosage originales, sensibles, fidèles et précises dans les sédiments et les bryophytes afin de réaliser des études expérimentales finalement validées sur le terrain. Les études de stabilité dans l'eau indiquent que l'AO et la FLU ne sont pas sensibles aux phénomènes d'hydrolyse et de biodégradation et sont peu sensibles à la lumière alors que l'OTC est biodégradable, photosensible et hydrolysable. Une approche intégrant les caractéristiques physico-chimiques sédimentaires met en évidence l'influence de la fraction organique et de la nature minérale de la fraction argileuse des sédiments sur les phénomènes d'adsorption, de désorption et de dégradation de ces antibiotiques. Expérimentalement, Fontinalis antipyretica s'est révélé être un excellent bioaccumulateur des trois antibiotiques. Des études sur l'Elorn (Finistère, France) montrent son intérêt comme espèce sentinelle, notamment pour l'OTC. Des concentrations élevées en FLU, OTC et plus faibles en AO sont relevées à la fois dans les bryophytes et les sédiments. L'utilisation de mousses transférées a prouvé que cette contamination de l'environnement ne provient pas seulement des piscicultures. La stabilité et les concentrations des trois antibiotiques dans l'environnement dulçaquicole posent donc de réelles interrogations quant au risque écotoxicologique qu'ils représentent.

La Spectrométrie de Masse à source Plasma à Couplage Inductif s'impose, de par ses multiples avantages, dont sa sensibilité et ses temps d'analyse réduits, comme la technique de spectrométrie de masse la plus répandue en analyse inorganique pour déterminer la concentration d'un isotope donné ou mesurer des rapports isotopiques. Le problème des interférences spectroscopiques, inhérent à cette technique, trouve une solution dans l'utilisation de dispositifs de collision-réaction. Une résolution in situ des interférences est en effet rendue possible par l'injection, dans la cellule de collision-réaction, d'un gaz judicieusement choisi. Les étapes de séparation chimiques, habituellement réalisées en amont de la mesure, et très pénalisantes dès lors que les échantillons manipulés sont radioactifs, peuvent ainsi être supprimées. La compréhension de la chimie des interactions « ions-molécules » en phase gazeuse est cependant primordiale pour optimiser l'efficacité de tels dispositifs. Pour cela, une connaissance précise des conditions expérimentales dans la zone de réaction s'avère cruciale, afin de pouvoir interpréter les réactivités observées.<br /><br />Deux ICP-MS de conception différente, l'ICP-MS Quadripolaire X7 (Thermo-Fisher Scientific) et l'ICP-MS Multi-Collection Isoprobe (GV Instruments), sont utilisés dans cette étude. Les conditions expérimentales, existant dans la cellule de collision-réaction de chacun de ces deux instruments, sont déterminées en fonction des paramètres instrumentaux. Cette étude préliminaire est ensuite mise à profit dans le cadre de la résolution de deux interférences, caractéristiques au domaine du nucléaire. Une approche théorique par calculs de chimie quantique permet d'interpréter la formation des oxydes de zirconium, responsable de la suppression de l'ion interférent 90Zr+, suite à l'utilisation d'O2 dans la cellule de collision-réaction pour permettre la mesure du radionucélide 90Sr. Le cas de la réactivité de cinq cations lanthanides (Nd, Sm, Eu, Gd, Dy) avec plusieurs gaz (O2, N2O, CO2, NH3) est par ailleurs étudié expérimentalement. L'efficacité de l'ammoniaque pour résoudre les interférences isobariques Eu/Gd est mise en évidence. Une périodicité de la réactivité sur la série des lanthanides, due à la configuration électronique de l'état fondamental des cations Ln+, est proposée pour expliquer les différences de comportements observées.

Ce travail porte sur la synthèse et la caractérisation de nouveaux systèmes conjugués linéaires de la famille des oligothiophènes, aptes à former des monocouches sur l'or avec des perspectives d'applications en électronique moléculaire.<br />Le premier chapitre bibliographique est consacré à une description des monocouches auto-assemblées (SAMs) et à quelques exemples d'application.<br />Les deuxième et troisième chapitres sont relatifs à la synthèse de dérivés du 2,2'-bithiophène pour l'élaboration de SAMs sur l'or. Un dérivé bithiophène constitué d'un motif 3,4-éthylènedioxythiophène a conduit à la formation de SAMs parfaitement organisées. Ce résultat ainsi que la diminution du potentiel d'oxydation et l'augmentation de la réactivité du dérivé bithiophène associées à la présence du motif 3,4-éthylènedioxythiophène permettent d'électropolymériser les SAMs correspondantes de façon efficace. Une méthodologie de synthèse a ensuite été développée pour la préparation de dérivés du 2,2'-bithiophène substitués par deux groupes thiolate différemment protégés. Ces composés ont été utilisés pour préparer des monocouches dont la structure a pu être modifiée a posteriori par voie chimique ou électrochimique.<br />Les deux derniers chapitres de ce travail portent essentiellement sur la synthèse de quaterthiophènes mono- et dithiol, leur caractérisation et leur immobilisation sur l'or. Les dérivés dithiol conduisent après oxydation électrochimique en solution à la formation de polydisulfure et leur double accroche sur l'or permet d'obtenir des monocouches très stables. Enfin, des quaterthiophènes dithiol substitués par divers groupes fonctionnels (chaînes polyéther ou ferrocène) ont été synthétisés, caractérisés en solution puis immobilisés sous forme de monocouches sur l'or. Selon les cas, ces dernières présentent des propriétés de complexation des ions Pb2+ ou offrent la possibilité d'être fonctionnalisées.

La théorie moléculaire du défaut quantique à plusieurs voies (MQDT) s'intéresse aux propriétés d'états atomiques ou moléculaires contenant un électron en dehors d'un cœur, typiquement des états de Rydberg excités ou du continuum. Combinée au calcul de moments de transition, des spectres électroniques peuvent ainsi être calculés. De plus, la théorie des changements de représentation permet d'inclure dans le traitement les effets des structures vibrationnelles et rotationnelles du cœur sur l'électron menant au calcul de spectres rovibrationnels.

Ce travail s'inscrit dans une démarche d'ingénierie moléculaire impliquant l'utilisation de sondes fluorescentes, avec un double objectif de détection de cations lourds polluants pour l'environnement et d'étude de surfaces d'alumines.<br />Dans une première partie, la conception de sondes mettant à profit une modification des processus photoinduits lors de la complexation du cation doit répondre aux critères de sensibilité et de sélectivité requis. Une série de calixarènes substitués par des groupes dansylamides fluorescents a été synthétisée. L'un d'entre eux présente une sélectivité exceptionnelle pour le plomb. Un composé analogue a ensuite été greffé sur silice afin d'obtenir un matériau fonctionnalisé pour la détection du mercure dans l'eau. Une seconde classe de calixarènes possédant plusieurs fluorophores à transfert de charge de type phénylacétylène est prometteuse pour la détection sensible du plomb.<br />Une seconde partie a pour objet l'étude de la répartition des groupes hydroxyles à la surface d'alumines (gamma et delta) utilisées en catalyse. Une sonde fluorescente à base de pyrène a été synthétisée et greffée à la surface. La capacité du pyrène à former des excimères a été mise à profit afin de détecter les sondes spatialement proches les unes des autres, ce qui a permis de proposer un modèle de distribution des groupes hydroxyles. Ce modèle fait apparaître différentes zones dont les proportions et densités sont différentes selon les deux types d'alumines étudiés.

Un nouveau système catalytique d'oxydation aérobie sélective de composés benzyliques a été développé. Ce système efficace fonctionne en présence d'oxygène moléculaire dans des conditions douces et utilise le N-hydroxy-3,4,5,6-tétraphénylphtalimide (NHTPPI) comme catalyseur, associé au chlorure cuivreux. Lors de cette étude, l'optimisation des conditions réactionnelles a permis de réduire la quantité de catalyseur de 10 à 1%. Ces résultats, ainsi que la miniaturisation des essais ont permis d'aborder la version asymétrique de ces oxydations.<br />Pour mettre en œuvre l'oxydation énantiosélective de substrats organiques, une synthèse modulable d'organocatalyseurs à symétrie C2, analogues du NHPI, a été réalisée. Certains de ces organocatalyseurs portant des fonctions carbamates ont montré de bonnes activités catalytiques lors de l'oxydation de nombreux substrats et surtout une très bonne sélectivité dans le dédoublement cinétique d'oxazolidines où des facteurs de stéréosélectivté de l'ordre de 40 ont pu être obtenus. Ces résultats, très intéressants, ouvrent la voie au développement d'une nouvelle méthodologie d'oxydation énantiosélective de substrats organiques.

L'arsenic est un métalloïde se rencontrant naturellement sous forme de trace dans de nombreux sols. Les activités anthropiques<br />(agriculture, extraction et exploitation de minerais principalement) ont conduit à son accumulation dans l'environnement.<br />L'abaissement à 10 µg/L de la limite de qualité pour l'arsenic dans l'eau de consommation pose la question de l'efficacité des<br />traitements existants. De nouvelles techniques plus performantes d'élimination de l'arsenic sont donc de plus en plus<br />nécessaires. L'objectif de ce travail est de développer de nouvelles méthodes d'analyses de l'arsenic, fiables et utilisables sur le<br />terrain, ainsi que des méthodes simples d'élimination de l'arsenic, de mise en œuvre facile et applicables à de petites unités de<br />traitement comme celles rencontrées en zones à habitat dispersé (débit < 10 m3/h).<br />L'adsorption de As(III) et As(V), méthode répondant aux critères précédemment définis, a été étudiée. Tout d'abord des<br />supports classiques ont été considérés : des (oxy)hydroxydes de fer; puis des supports innovants : des argiles pontées dérivées<br />d'une montmorillonite. Celle-ci a été modifiée par différents polycations (fer, titane et aluminium) de façon à créer des sites<br />favorables à l'adsorption. L'adsorption a été réalisée selon différentes conditions, et dans des milieux plus ou moins complexes.<br />Il s'avère que les (oxy)hydroxydes de fer fixent plus d'arsenic que les argiles pontées, tant sous la forme As(III) que As(V).<br />Néanmoins, l'étude de la désorption a montré que l'argile pontée au fer était le seul support régénérable quasiment à 100%.<br />Connaissant les différences de comportement selon la nature des espèces de l'arsenic inorganique As(III) et As(V), l'oxydation<br />de As(III) par différents oxydants usuels a été l'objet d'une partie de l'étude. Les oxydants testés sont H2O2, NaOCl, FeCl3,<br />KMnO4 et MnO2(s), couramment employés dans les traitements. De façon à quantifier la capacité oxydante de ces réactifs, une<br />méthode colorimétrique a été développée. Celle-ci, facilement transposable sur le terrain, peut être appliquée aux eaux peu<br />chargées en phosphate avec une limite de quantification de 20 µg As/L. Il s'avère que les oxydants les plus facilement<br />utilisables dans une unité de potabilisation sont KMnO4 et FeCl3. A la suite de cette étude, un support à base d'une résine de<br />polystyrène recouverte d'oxyde de manganèse a été synthétisé. Ce solide combine des propriétés d'oxydation et d'adsorption<br />simultanées. Les capacités d'adsorption de ce solide vis-à-vis de As(V) et de As(III) sont remarquables et supérieures à une<br />majorité des adsorbants étudiés récemment.<br />La dernière partie a consisté en l'étude de la faisabilité des procédés mis au point sur un milieu plus proche des conditions<br />naturelles. Pour cela, une eau artificielle représentative des eaux de type granitique, habituellement concernées par la pollution<br />arséniée, a été préparée à partir de la compilation des compositions d'eaux souterraines destinées à la production d'eau potable.<br />Ainsi, les concentrations en ions majeurs communes à ces eaux ont pu être déterminées. Cette eau artificielle a ensuite été<br />utilisée après dopage en As(III) et As(V) dans diverses expériences d'oxydation et d'adsorption de façon à appréhender les<br />mécanismes mis en jeu dans le milieu naturel. Il apparaît que les ions majeurs ont peu d'influence sur ces procédés, démontrant<br />leur applicabilité au sein d'une filière de traitement.