L’objectif de ma thèse était d’améliorer les connaissances sur le rôle des liaisons métal-thiolates au sein des métalloenzymes en utilisant une approche bio-inspirée par l’étude des propriétés structurales, électroniques et/ou magnétiques de modèles chimiques ainsi que de leur réactivité.Dans ce contexte, nous avons synthétisé deux complexes de NiFe, modèle structuraux et fonctionnels de l’hydrogénase [NiFe], capables de produire H2 efficacement de manière électrocatalytique de H2. Des espèces intermédiaires ont été synthétisées et caractérisées par différentes techniques spectroscopiques. L’inhibition réversible de l’activité catalytique de ces catalyseurs en présence de CO a été étudiée et discutée.Nous décrivons également un nouvel exemple de complexe de Mn-thiolate, dont l’un des thiolates coordonné à un Mn est protoné. Ce complexe est capable d’activer l’oxygène moléculaire (O2) et de le réduire de manière catalytique par un processus à deux électrons en présence d’une source de protons et d’un agent de réduction. L’activation et la réduction de l’oxygène ont été étudiées en conditions stœchiométriques et catalytiques. Des complexes de Mn à hauts degrés d’oxydation résultant de l’activation d’O2 ont été isolés et caractérisés. Leur réactivité vis-à-vis de l’hydrogène (HAT) et de l’oxygène (OAT) a été évaluée.Une série de complexes métal-halogénure pentacoordinés, MIIIX (M = Mn ou Co ; X = Cl, Br, I) a été étudiée pour comprendre le rôle du métal dans la conversion disulfure/thiolate. Il a été montré que cette conversion est réversible pour les deux ions métalliques mais que le processus est plus rapide et quantitatif dans le cas du système à base de Co par rapport à celui du Mn. Ce travail nous a permis de comprendre comment les propriétés redox et électroniques du métal peuvent intervenir sur l’efficacité de cette interconversion.Enfin les propriétés magnétiques de la série des complexes de CoIII contenant un halogénure ont été étudiées. Ces complexes présentent un spin S = 1 intermédiaire et leur anisotropie magnétique est sensible à la nature de l’halogénure de manière inattendue : la plus grande valeur de D a été mesurée pour le complexe chloré et la plus petite pour le composé iodé. Ce comportement a été rationalisé au travers d’une étude théorique. / The aim of my thesis was to improve the knowledge on the role of metal-thiolate bonds in metalloenzymes using a bio-inspired approach by investigating the structural, electronic and/or magnetic properties of chemical models as well as their reactivity.In this context, we report the synthesis and analysis of two heterodinuclear NiFe complexes, structural and functional models of the active site of [NiFe] hydrogenase, which produce H2 electrocatalytically at high rates. Intermediate species have been generated and characterized by different spectroscopic techniques. The reversible inhibition of the catalytic activity by CO has been also investigated and discussed.We also describe the synthesis and characterization of a new manganese-thiolate complex, bearing a pendant thiol group bound (in its -SH form) to one MnII ion. This complex is capable of activating dioxygen, and is an active catalyst for selective 2-electron O2 reduction in the presence of a one-electron reducing agent and a proton source. The O2 activation and reduction pathways have been studied under both stoichiometric and catalytic conditions. Several high valent Mn complexes resulting from O2 activation have been isolated and characterized and their reactivity toward hydrogen or oxygen atom transfer (HAT or OAT, respectively) has been evaluated.A series of pentacoordinated metal-halide complexes MIIIX (M = Co and Mn ; X = Cl, Br, I) has been investigated with the aim of understanding the role of the metal ion in disulphide/thiolate interconversion. While such conversion is reversible in the presence of both Co and Mn, the process becomes much faster and quantitative for the Co–based system with respect to the Mn one. Besides, this work has allowed improving the understanding of how the electronic and redox properties of the metal centers should be fine-tuned to permit a disulphide/thiolate (inter)conversion, mediated by metal ions, to occur efficiently.Finally, the magnetic properties of the series of mononuclear CoIIIX complexes have been investigated. They display a rare intermediate S = 1 spin state and their magnetic anisotropy is sensitive to the nature of the halide in an unexpected way: the largest D-value has been measured for the chloride compound and the smallest for the iodide one. This behavior has been rationalized through a theoretical study.

Etude de la relation structure-activité de complexes bio-inspirés de la réductase de l'oxyde nitreux N2O est un puissant gaz à effet de serre et est impliqué dans la destruction de la couche d'ozone, ce qui rend sa dégradation très intéressante. Il s'agit d'un intermédiaire du cycle catalytique de la nitrification bactérienne. En effet, en biologie une métalloenzyme est capable de réduire N2O à deux électrons en N2 et H2O. Le site actif de la réductase de l'oxyde nitreux, le centre CuZ, renferme l'unique association de quatre ions cuivre pontés par un ion sulfure. Afin d'obtenir des complexes capables d'activer N2O et d'approfondir la compréhension du mécanisme catalytique de l'enzyme nous avons élaboré des modèles inspirés du centre CuZ. Il s'agit de complexes dinucléaires de cuivres possédant le motif {Cu2(µ-S)} supposé indispensable à l'activation de N2O. Les complexes à valence mixtes décrits dans ces travaux ont été complétements caractérisés et leur activité vis-à-vis de la réduction de N2O a été évaluée. Ces complexes constituent le premier modèle de ce type capable de réduire N2O. Des études spectroscopiques, électrochimiques et théoriques nous ont également permises de proposer un mécanisme réactionnel, passant par la formation d'un adduit complexe-N2O. Nous avons également pu mettre en évidence le rôle crucial de la molécule d'eau, ligand exogène des complexes, dans ce mécanisme. En parallèle, la stabilité en solution de différentes liaisons disulfures présentes au sein de ligands tétranucléants, en présence de CuII, a été évaluée. La réactivité de la liaison disulfure est dépendante de la fixation des ions cuivre à proximité des atomes de soufres. Trois ligands possédants des substituants aminés différents ont été testés, chacun présentant une réactivité particulière. Nous avons montré pour l'un de ces ligands que l'oxydation de la liaison disulfure pouvait être réalisée en absence d'oxydant fort, l'eau jouant le rôle de nucléophile. / Structure-activity relationships in copper complexes bio-inspired from nitrous oxide reductase N2O is a powerful greenhouse gas and is involved in the ozone layer destruction, which makes it degradation very interesting. N2O is an intermediate of the catalytic cycle of bacterial nitrification. Indeed, in biology a metalloenzyme can reduce N2O with two electrons to N2 and H2O. The active site of nitrous oxide reductase, the CuZ center, contains a unique combination of four copper ions bridged by a sulfide ion. In order to obtain complexes able to activate N2O and deepen the understanding of the catalytic mechanism of the enzyme we have developed models based on the CuZ center. Binuclear copper containing the {Cu2(μ-S)} pattern that is supposed essential to N2O activation have been synthetized. Mixed valent complexes described in this work were fully characterized and their activity toward N2O was evaluated. These complexes are the first model like this capable of N2O reduction. Spectroscopic, electrochemical and theoretical studies have also allowed us to propose a reaction mechanism, which passes through the formation of an adduct complex-N2O. We were also able to highlight the crucial role of the exogenous water molecule in this mechanism. In parallel, the solution stability of different disulfide bonds present in tetranucleating ligands in the presence of CuII was evaluated. The reactivity of the disulfide bond is dependent upon the binding of copper ions near sulfur atoms. Three ligands with different amino groups were tested, each having a specific reactivity. We have shown for one of them that the oxidation of the disulfide bond could be carried out in the absence of strong oxidizer, water acting as the nucleophil