Cette thèse est dédiée à la conception de synthons entrelacés pour la préparation efficace de machines moléculaires pH-sensible de type rotaxane et de rotaxanes dénués de site de reconnaissance. Bien que la stratégie dirigée par l’effet « template » ait été employée très fréquemment et avec succès à ce jour, elle ne mène dans la plupart des cas qu’à des composés entrelacés qui contiennent les sites d’interactions nécessaires à la reconnaissance préalable des éléments moléculaires à assembler. Pour remédier à cette limitation, une nouvelle voie d’accès directe utilisant des synthons entrelacées pour la préparation de machines moléculaires de type rotaxanes et de rotaxanes dénués de site d’interaction fort a été étudié. Dans un premier temps, des « briques moléculaires » [2]rotaxanes isolables, bien qu’activées, ont été obtenus par une stratégie de glissement. Dans le but de les convertir aisément en machines moléculaires, les paramètres cinétiques et thermodynamiques relatifs au processus d’entrelacement ont été déterminés et ont permis de juger de l’importance de la nature et de l’orientation des pseudo-bouchons sur la cinétique d’entrelacement, ainsi que du rôle primordial du degré de liberté conformationnel de l’axe moléculaire sur la vitesse de formation des rotaxanes. Par la suite, les synthons entrelacées activés sous forme d’ester actif (ester de NHS isolable) sont utilisées dans la préparation de différentes machines moléculaires possédant une station moléculaire principale ammonium et une station moléculaire secondaire triazolium ou amide (secondaire ou tertiaire). D’autres synthons entrelacés qui différent par l’orientation du motif NHS sont utilisé comme transporteurs d’éther couronne pour permettre la préparation de rotaxanes dénués de site d’interaction fort. Enfin, dans la continuité des travaux réalisés au laboratoire sur le contrôle de la conformation chaise d’un mannosyl par une machinerie moléculaire, de nouvelles navettes pH-sensible de type glyco[2]rotaxanes contenant toutes une station moléculaire principale anilinium, et qui différent des machines précédentes par la deuxième station pyridinium, ont été obtenus et étudiés. / This thesis is dedicated to the synthesis of interlocked synthons for the efficient preparation of pH-sensitive rotaxane molecular machines and rotaxanes devoid of recognition site. Although the strategy directed by the "template" effect has been used very frequently and successfully so far, in most cases it only leads to interlocked compounds that contain the interaction sites necessary for prior recognition molecular elements to assemble. To overcome this limitation, a new direct access using interlocked synthons for the preparation of molecular machines of the rotaxane and rotaxane type devoid of strong interaction sites has been studied. Firstly, isolable [2]rotaxane "building block", although activated, were obtained by a slipping strategy. In order to easily convert them into molecular machines, the kinetic and thermodynamic parameters relating to the slipping process were determined and made it possible to judge the importance of the nature and orientation of the pseudo-stopper on the kinetics of slipping, as well as the primordial role of the degree of conformational freedom of the molecular axis on the speed of formation of rotaxanes. Subsequently, the activated ester (NHS isolatable ester) interlocked synthon are used in the preparation of different molecular machines having a main ammonium molecular station and a secondary molecular triazolium or amide station (secondary or tertiary). Other interlocked synthons that differ in the orientation of the NHS motif are used as crown ether transporters to enable the preparation of rotaxanes devoid strong interaction sites. Finally, in the continuity of the work carried out in the laboratory on the control of the chair conformation of a mannosyl by a molecular machinery, new pH-sensitive shuttles of glyco[2]rotaxane containing a main molecular station anilinium, and which different previous machines by the second station pyridinium, were obtained and studied.

Cette thèse est consacrée à la mise au point d'une machine moléculaire artificielle sous la forme d'un [1]rotaxane, capable de synthétiser différents polymères de façon autonome. Au cours de cette étude, nous avons réalisé la première synthèse hautement diastéréosélective de [1]rotaxanes par la méthode de reconnaissance active catalysée au cuivre(I). Nous avons montré qu'un frein moléculaire est nécessaire pour assurer la stabilité de l'architecture entrelacée. De plus, l'utilisation d'un macrocycle avec une chaine latérale courte est indispensable pour favoriser la synthèse de lassos moléculaires. Enfin, le centre asymétrique du frein moléculaire guide la stéréosélectivité de la réaction. Ceci permet de faire la synthèse stéréodivergente de [1]rotaxanes à partir de macrocycles énantiomériquement purs. La seconde partie du projet concerne et de la processivité potentielle de ce type d'architecture moléculaire. Dans ce cadre, nous avons construit un [2]rotaxane présentant un stoppeur labile et une fonction thiol protégée sur la chaine latérale du macrocycle. La libération contrôlée du thiol induit la formation d'un [1]rotaxane piégé in situ par un nucléophile indiquant le potentiel de cette approche pour la conception de machines moléculaires fonctionnant de façon itérative. / This thesis is devoted to the development of an artificial molecular machine in the form of [1]rotaxane, designed to synthesize different kind of polymers autonomously. During this study, we accomplished the first highly diastereoselective synthesis of [1]rotaxanes by the copper(I)-catalysed active template method. We showed that a molecular brake was necessary to ensure the stability of the interlocked architecture. Moreover, the use of a short lateral chain of the macrocycle is essential to promote the synthesis of molecular lassos. Finally, the asymmetric center of the molecular brake induces the stereoselectivity of the reaction. This allows us to accomplish the stereodivergent synthesis of [1]rotaxanes from enantiomerically pure macrocycles. The second part of this project concerns the study of the potential processivity of this kind of molecular architecture. In this context, we built a [2]rotaxane which has a labile stopper and a protected thiol moiety on the lateral chain of the macrocycle. The controlled release of the thiol leads to the formation of a [1]rotaxane trapped in situ by a nucleophile, showing the potential of this approach for the design of molecular machines working processively.