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.

Cette thèse présente la synthèse et la caractérisation de complexes moléculaires bio-inspirés àliaison métal-thiol avec l'objectif de modéliser le site actif de certaines métalloenzymes. Enparticulier, notre but était d'améliorer notre compréhension sur le rôle que joue cette liaisonmétal-thiol dans les métalloenzymes, notamment au niveau de ses propriétés structurales etélectroniques ainsi que sur la réactivité des sites actifs associés. Le thiol lié à un métal peut êtresujet à deux types de réaction dans métalloenzymes : les réaction de S- alkylation ou de Soxygénation.Il a été montré que la réactivité de ces ligands thiols dépend fortement de la naturede l'ion métallique. Dans ce contexte, différents complexes thiolate Mn+ ont été synthétisés (VIII,VIV, VV, NiII, NiIII, CoII et CoIII), soit avec un ligand LN2S2 tétradentate ou LNS2 tridentate. Ces deuxligands sont constitués d'un ou deux azote(s) aromatique(s) (bipyridine ou pyridine) et de deuxthiols aliphatiques encombrants.Nous avons montré que le CoII ion représente un substitut structural satisfaisant pour lesmétalloenzymes contenant du zinc. Cependant, il n'est pas approprié comme substitutfonctionnel dans le cas particulier de la réaction de S- alkylation. En outre, nous avons pumodéliser l'étape d'activation de nitrile hydratase à cobalt, avec l'incorporation de trois atomesd'oxygène sur un complexe bis-thiolate de CoIII présentant la même dissymétrie que dansl’enzyme lors de la réaction de S- oxygénation. En revanche, avec le vanadium et le nickel, desespèces métal-peroxo ont pu être générées sans réaction intramoléculaire de S- oxygénation.Nos travaux ont ainsi conduit à l’obtention des premiers exemples de complexes peroxos dunickel et du vanadium possédant des liaisons métal-thiol.Nous avons également tenté de modéliser des réactions réalisées par des métalloenzymes dontle site actif est riche en soufre, dont l'activation et la réduction du diazote en ammoniac, réactionréalisée par les nitrogénases. Pour modéliser ces enzymes, un complexe thiolate du VIII a étésynthétisé et sa réactivité étudiée. Nos résultats préliminaires suggèrent que l’espèce réduite deVII correspondante est capable d'activer et de réduire l’hydrazine en ammoniac, réactioncorrespondant à la dernière étape de la réduction du diazote. / This thesis presents the synthesis and characterisation of bio-inspired molecular complexescontaining metal alkyl thiolate bonds with the goal of modelling metalloenzymes. In particular,we have attempted to improve our knowledge on the role that the bound alkyl thiolate plays inmetalloenzymes, including, structural features, electronic properties and also reactivity of theassociated active sites. The bound alkyl thiolate undergoes two main reactions inmetalloenzymes; S-alkylation and S-oxygenation. From the isolation and characterisation of thecorresponding active sites, it can be seen that the reactivity of the bound alkyl thiolate dependsgreatly on the metallic ion. In this context, different Mn+-thiolate complexes have beensynthesized (VIII, VIV, VV, NiII, NiIII, CoII and CoIII), with either a tetradentate LN2S2 or a tridentateLNS2 ligand. Both ligands consist of aromatic nitrogen (bipyridine or pyridine) donor atom(s)and also two bulky S-thiolate donor atoms.We have shown that the CoII ion is a suitable structural substitute for Zn-containingmetalloenzymes, however, it is inappropriate as a functional substitute in the particular case ofS-alkylation. Furthermore, we have been able to structurally model the activation step of cobaltnitrile hydratase, with the incorporation of three oxygen atoms on a CoIII bis alkyl thiolatecomplex evidencing dissymmetrical S-oxygenation. In contrast, using vanadium and nickel,metal-peroxo species have been generated, without intramolecular S-oxygenation. This researchhas led to some of the first examples of active oxygen nickel and vanadium complexes usingalkyl thiolate ligands.We have also attempted to model very difficult reactions carried out by sulfur richmetalloenzymes, especially the activation and reduction of dinitrogen realised by nitrogenases.To model this enzyme, a VIII alkyl thiolate complex has been synthesised and its reactivityinvestigated. Preliminary results suggest that the reduced VII species has the ability to activateand reduce hydrazine into ammonia, which is proposed to be the final stage of dinitrogenreduction.