Une famille de pinces moléculaires commutables par coordination métallique basées sur une architecture modulaire de type bis(M-salphen) terpyridine (salphen = N,N’-disalicylidene-o-phenylenediamine) a été synthétisée dans le but de moduler, par un effet mécanique, des propriétés physiques ou chimiques à l’échelle moléculaire. Deux pinces fonctionnalisées par des complexes phosphorescents de platine(II) ont été synthétisées par une approche modulaire. Un mouvement réversible de fermeture et d’ouverture par coordination / décoordination a été obtenu ainsi qu’une extinction de la luminescence via un contrôle allostérique de la reconnaissance de Hg2+. Une pince comportant des complexes paramagnétiques de cuivre (II) a permis l’observation par RPE et SQUID d’une commutation réversible de l’interaction d’échange à travers l’espace entre les deux centres métalliques. Du manganèse(III) a également été utilisé afin de permettre la commutation de l’interaction d’échange via un ligand pontant cyanure grâce à un contrôle allostérique de l’intercalation. De manière similaire, la synthèse d’une pince moléculaire incorporant des unités molécule aimant a été mise au point. D’autre part les propriétés rédox d’une pince à base de nickel(II) ont aussi pu être contrôlées par le mouvement et l’intercalation de pyrazine dans la forme oxydée nickel(III). Finalement, la synthèse d’une pince catalytique a été mise au point, ouvrant la voie à des catalyseurs commutables biomimétiques fonctionnant par effet allostérique. / A family of switchable molecular tweezers based on a bis(M-salphen) terpyridine (salphen = N,N’-disalicylidene-o-phenylenediamine) structure has been developed to study the influence of a mechanical motion on physical properties at the molecular level. Two tweezers functionalized by phosphorescent platinum (II) complexes were synthesized using a modular approach. The reversible mechanical motion by coordination / decoordination of a first metal cation allowed reversible quenching of the luminescence thanks to mercury (II) intercalation with allosteric control. Similar tweezers bearing paramagnetic copper (II) permitted to reversibly switch through-space exchange interactions between the two metallic centers according to EPR and SQUID measurements. manganese (III) was also used in order to switch the exchange interaction through a cyanide bridging ligand whose intercalation can be controlled by allosteric effect. With a similar strategy, the synthetic route towards tweezers showing single-molecule-magnet behavior has beendeveloped. The redox property of nickel(II) based tweezers was also controlled by the mechanical motion and the intercalation of pyrazine in the oxidized nickel (III) closed form. Finally, the synthesis of catalytic tweezers was developed, opening the way to switchable biomimetic catalysts operating with allosteric control.

Motivé par leur implication dans le centre réactionnel de l’appareil photosynthétique, puis plus tard, par les défis de la catalyse par transfert multi–électronique, des exemples d'édifices composés de deux porphyrines maintenues face–à–face apparaissent dans les années 70. Les premiers exemples font appel à l’utilisation d’espaceurs rigides qui maintiennent les porphyrines selon une géométrie bien définie permettant d’établir des relations précises entre la structure et les propriétés de ces dérivés. Ce projet de recherche a consisté à synthétiser une « nouvelle génération » de systèmes Pacman, plus flexibles et présentant deux types de conformations : une ouverte et une fermée. En ce sens, ces dérivés peuvent être décrits comme des pinces moléculaires. Le passage d’une conformation à l’autre serait contrôlé par la coordination d’un cation métallique au sein d’un espaceur–ligand. La conformation du système ne dépendrait alors plus de l’espaceur mais serait imposée par la géométrie de coordination du métal. Outre le contrôle conformationnel en fonction de la nature du cation métallique, l’avantage de cette approche est de pouvoir moduler, ou réguler dans le cas d’une coordination réversible, les propriétés physico–chimiques du système par simples interactions de type hôte/invité. Alors que les porphyrines sont supposées se comporter indépendamment dans la forme ouverte, la fermeture de la pince devrait se traduire par un rapprochement des macrocycles selon une disposition cofaciale impliquant des interactions entre les porphyrines. Ainsi, une modification des propriétés physico–chimiques de l’espèce et de son activité est attendue de par la communication électronique et/ou la coopérativité intermétallique établie. Nous nous sommes attachés également à présenter les études physico–chimiques entreprises sur certains systèmes bi– et trimétalliques afin de valider ces différents concepts. / Motivated by their involvement in the reaction center of the photosynthetic apparatus, and later, by the challenges of the multi–electron transfer catalysis, some examples of porphyrin dimer maintained in a face–to–face arrangement, appeared in the seventies. The first examples consisted in rigid spacers, which maintain the porphyrins in a well–defined geometry in order to establish a precise relationship between the structure and the properties of these derivatives. This research project consists in the synthesis of a “new generation” of Pacman systems, more flexible and presenting two types of conformations: one open, the other closed. In this way, these derivatives can be described as molecular tweezers. The way to go from one conformation to the other would be controlled by the coordination of a metal cation within a spacer–ligand. Thus, the conformation of the system will not depend on the spacer (like in the previous Pacman systems) but would be determined by the metal coordination geometry. In addition to the conformational control as a function of the nature of the metal cation, the advantage of this appraoch is to modulate, or regulate in the case of a reversible coordination, the physico–chemical properties of the system by simple host/guest interactions. Although the porphyrins are supposed to act independantly in the open form, the closure of the tweezer would bring the macrocycles closer according to a cofacial arrangement involving interporphyrinic interactions. Thus, a modification of the physico–chemical properties and the activity of the species is expected by the electronic communication between both macrocycles and/or the established bimetallic cooperativity. In order to validate these concepts, physico–chemical studies performed on some bis– and tris–metal systems are described.

Au cours de ce travail, nous avons préparé des clips moléculaires efficaces à partir de dimères de cuivre(I) ou d'or(I) portant des ligands organophosphorés en tirant parti des interactions métallophiles. Dans un premier temps, un complexe de cuivre(I) portant des ligands bis(2-pyridyl)phospholes a été utilisé comme clip moléculaire pour organiser des systèmes pi monotopiques à fonction cyano et portant divers fragments pi-conjugués. Ces dimères formés par assemblage pis'auto-organisent à l'état solide en colonnes pi infinies. Dans un deuxième temps, un complexe d'or(I) portant un ligand biphosphole a été utilisé comme clip moléculaire pour organiser des unités éthynyl[6]helicenes en dimères. Ces dimères ont montré une augmentation des propriétés chiroptiques par rapport au ligand éthynyl[6]helicene libre. Dans un troisième temps, un complexe bimétallique de cuivre(I) portant des ligands 1,1-bis(diphénylphosphino)méthane (dppm) s'est révélé être un clip moléculaire efficace pour la conception d'architectures supramoléculaires auto-assemblées par réaction avec des cyanométallates. Ces dérivés supramoléculaires ont des topologies différentes et sont émissifs dans le domaine visible après excitation dans l'UV. Dans certains cas, ils ont montré des propriétés de luminescence thermochromique intéressantes. / In this work, we have prepared organophosphorated ligands based copper(I) or gold(I) dimers that act as efficient molecular clips thanks to metallophilic interactions. Firstly, a bimetallic copper(I) complex bearing bis(2-pyridyl)phosphole ligands was used as a molecular clip to organize monotopic cyano-capped pi-systems carrying various pi-conjugated fragments into self-assembled pi-stacked dimers. These dimers organized in the solid state within infinite columnar pi-stacks. Secondly, a bimetallic gold(I) complex bearing a biphosphole ligand was used as a molecular clip to organize ethynyl-capped [6]helicene moieties into self-assembled dimers. These dimers showed an enhancement of the chiroptical properties as compared to the free ethynyl[6]helicene ligand. Thirdly, a bimetallic copper(I) complex bearing 1,1-bis(diphenylphosphino)methane (dppm) ligands has revealed a powerful molecular clip to design self-assembled supramolecular architectures by reaction with different cyanometallates. These supramolecular derivatives have different topologies and are emissive in the visible spectrum upon UV excitation and in some cases they showed intriguing thermochromic luminescence properties.