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'étude de l'impact des champignons sur les processus géologiques qui altèrent les mineraux s'appelle la “géo-mycologie”. <br />Les serpentinites sont des roches de la famille des ophiolites et peuvent contenir du chrysotile (amiante serpentine).<br />La réactivité des fibres d'amiante est due à la composition chimique de surface et principalement à la présence d'ions métalliques qui peuvent catalyser des réactions chimiques dangereuses. L'amiante est un problème ambiantale à cause de la présence de roches contenant ce minéral mais aussi à cause des anciennes mines d'amiante. La revalorisation (remediation) de ces sites naturellement contaminés passe par la modification de la toxicité des fibres. Les champignons sont des bons candidats pour la bioremediation de l'amiante.<br />L'objectif de cette thèse est l'isolement de souches fongiques à partir de sols serpentiniques afin de savoir quelles sont les espèces fongiques les plus abondantes dans ces sols et de sélectionner les souches les plus efficaces pour leur interaction avec les fibres d'amiantes. Les modifications des fibres et l'altération du métabolisme fongique ont été considérés.<br />Verticillium leptobactrum semble être l'espèce fongique dominante dans tous les sols serpentiniques examinés : cette espèce n'avait jusque là été que rarement isolée, ce qui rend ces résultats intéressants. <br />Trois espèces fongique peuvent extraire Fe et Mg des fibres de amiante (chrysotile et crocidolite), en modifiant la composition et la réactivité chimique de la surface de fibres et la génotoxicité mesuré dans un système acellulaire.<br />Les champignons expriment, en présence des fibres, des enzymes liés à la réponse aux stress oxydants.

LA GALACTOSE OXYDASE EST UNE METALLOENZYME DU CUIVRE QUI CATALYSE L'OXYDATION AEROBIQUE DES ALCOOLS PRIMAIRES EN ALDEHYDE AVEC REDUCTION CONCOMITANTE D'UNE MOLECULE DE DIOXYGENE EN PEROXYDE D'HYDROGENE. SON SITE ACTIF RENFERME L'ASSOCIATION ORIGINALE CUIVRE(II)-RADICAL TYROSINYLE QUI EMMAGASINE DEUX EQUIVALENTS OXYDANTS.<br />A PARTIR DE COMPLEXES DU CUIVRE MODELES, NOUS AVONS REPRODUIT CETTE ASSOCIATION ET L'AVONS ETENDUE A DES STRUCTURES PLUS COMPLEXES POUVANT EMMAGASINER TROIS ET QUATRE EQUIVALENTS OXYDANTS.<br />EN PREMIER LIEU, NOUS AVONS PREPARE DES COMPLEXES DU CUIVRE A PARTIR DE LIGANDS TRIPODAUX A SPHERE DE COORDINATION DE TYPE N3O. LES COMPLEXES RADICAL PHENOXYLE-CUIVRE ONT ETE ENGENDRES PAR OXYDATION ELECTROCHIMIQUE DES COMPLEXES PRECEDENTS. NOUS AVONS PU OBSERVER DES EFFETS DE LA STRUCTURE DU LIGANDS SUR L'ENVIRONNEMENT AUTOUR DU CUIVRE ET SUR LA STABILITE DES COMPLEXES RADICALAIRES CORRESPONDANTS.<br />DANS UN SECOND TEMPS, LA CHIMIE EN SOLUTION DES LIGANDS EN PRESENCE DE CUIVRE(I) OU (II), SOUS DES CONDITIONS AEROBIQUES OU ANAEROBIQUES, A ETE ETUDIEE AFIN DE MIMER ET COMPRENDRE LE PROCESSUS DE MATURATION DE L'ENZYME. UNE ETUDE PAR RMN DU FLUOR 19 A PERMIS D'APPORTER UNE CONTRIBUTION NOUVELLE A LA COMPREHENSION DE CETTE CHIMIE EN SOLUTION: DIFFERENTS TYPE DE MARQUAGE PAR LE FLUOR ONT ETE UTLILISES: MARQUAGE PAR F OU CF3 SUR UN PHENOL OU F SUR UNE QUINOLEINE.<br />DANS LA DERNIERE PARTIE, DES COMPLEXES DESTINES A STOCKER PLUS DE DEUX EQUIVALENTS OXYDANTS ONT ETE MIS AU POINT: POUR LE STOKAGE DE TROIS EQUIVALENT OXYDANTS, NOUS AVONS OBTENU LES DEUX PREMIERS COMPLEXES COMPORTANT UN RADICAL PHENOXYLE PONTANT DEUX IONS CUIVRIQUES

La préparation de matériaux supramoléculaires magnétiques aux propriétés optimisées est tributaire du développement des modules moléculaires qui sont à l'origine tant de l'édifice chimique que des propriétés collectives observées. Deux types de synthons moléculaires ont été étudiés dans le cadre de cette thèse. Le premier concerne des polyradicaux aminoxyle portés par un squelette phosphoré, l'autre concerne des molécules organométalliques paramagnétiques. La synthèse, l'étude des propriétés magnétiques à l'état solide et en solution, ainsi que la détermination de la distribution de spin par MAS-RMN, RPE et DFT sur deux polyradicaux, un bi- et un tri-aminoxyle, ont permis de sonder le rôle de l'atome de phosphore dans l'interaction d'échange intramoléculaire. La seconde famille de molécules concerne des composés de Cr(III) dont la sphère de coordination comprend un ligand cyclopentadiényle ou un hydro-tris-pyrazolyl borate et des ligands cyanures ou azotures. Ces dernières ont été imaginées comme modules de construction d'édifices magnétiques finis, des clusters de spin. La démarche que nous avons suivie débute avec la conception des molécules sur la base des acquis du domaine, la mise au point d'un protocole de synthèse efficace et l'étude des caractéristiques de ces briques potentielles. Nous nous sommes également penché sur l'aptitude de ces molécules à s'associer avec un autre partenaire en un édifice supramoléculaires.

Le radical hydroxyle (OH) représente le plus important oxydant dans la troposphère et le puits de la plus grande partie des composés à l'état de trace de l'atmosphère. Si les sources des radicaux hydroxyles sont aujourd'hui relativement bien connues, le terme 'puits' des OH, connu sous le terme de réactivité atmosphérique totale avec les radicaux OH (ou réactivité OH) (s-1), reste encore difficile à quantifier. En raison de la complexité des instruments nécessaires, peu de mesures de OH et de réactivité sont actuellement disponibles et la nouvelle méthode proposée par Sinha et al., (2008) représente une alternative prometteuse pour la quantification de la réactivité atmosphérique totale avec les radicaux hydroxyles. Cette méthode est appelée Méthode Comparative de Réactivité (CRM) et est basée sur la mesure rapide d'une molécule normalement absente de l'atmosphère (ici pyrrole, C4H5N) et qui réagit à un taux connu avec les radicaux hydroxyles produits artificiellement dans une petite cellule de réaction en verre. La comparaison des concentrations de pyrrole obtenues en présence/absence d'air ambiant, dans un champ de radicaux constant, permet de quantifier la réactivité de l'air ambiant. Cette thèse a eu pour objectif principal le développement et l'optimisation de cette méthode pour la mesure de réactivité en zone urbaine, fortement riche en monoxyde d'azote (NO), composé identifié comme produisant des artefacts de la mesure. De même, il fallait proposer une méthodologie pour intégrer toutes les corrections, inhérentes à la méthode, à appliquer aux valeurs brutes de réactivité. Une fois la méthode mise au point, le deuxième objectif de ces travaux était la caractérisation de la réactivité atmosphérique totale avec les radicaux OH à Paris, une des rares mégacités existantes en Europe et où aucune mesure de réactivité n'avait été rapportée auparavant. L'étude réalisée pendant la campagne d'hiver 2010 du projet européen MEGAPOLI a permis de caractériser le niveau de réactivité à Paris pendant deux régimes de masses d'air différentes, océanique / continental. Ainsi il a été possible de distinguer un niveau de réactivité purement local de Paris et Ile de France (impacté par le caractère " trafic " de cette ville européenne et étant comparable aux niveaux enregistrés à New York et Tokyo), et un niveau fort, importé, caractéristique d'un transport longue distance. De même, l'étude a révélé que pendant l'import continental, de forts pourcentages ont été enregistrés de réactivité manquante, définie comme la différence entre la valeur mesurée et une valeur théorique, calculée à partir des composés réagissant avec OH et mesurés pendant la campagne. La nature des espèces non-mesurées et contribuant à cette réactivité a été déterminée comme oxydée, issue des processus de " processing " des masses d'air sur le trajet long distance. Ce travail apporte dans un premier temps des informations uniques sur la méthode CRM pour la mesure de la réactivité OH (fonctionnement, traitement des données) et contribue par la suite à la caractérisation des niveaux de réactivité dans la région parisienne.

La première partie de cette thèse est consacrée à l'étude du réarrangement [2,3] sigmatropique des nitrés allyliques en alcools allyliques. Une méthodologie simple et flexible pour la synthèse d'alcools allyliques complexes est présentée. Dans la 2e partie, une nouvelle méthodologie de synthèse d'allènes et de structures polycycliques à partir de radicaux propargyliques est décrite. Le dernier chapitre est consacré à la synthèse de systèmes polycycliques à partir de dérivés nitrés allyliques.

Les travaux menés au laboratoire depuis plusieurs années ont permis d'élaborer une nouvelle méthode de construction de chaînes carbonées. Son principe repose sur des additions radicalaires entre un xanthate et une insaturation. La maîtrise de telles réactions a permis l'émergence de nouvelles stratégies de synthèse. Les travaux présentés dans ce manuscrit ont permis de développer avec succès une série de réactions applicables en synthèse organique. Ces réactions ont pour point commun l'utilisation des xanthates comme source de radicaux carbonés. Ainsi, un nouvel accès radicalaire à des azapyridines bicycliques variées a été développé. Les synthèses basées sur une étape clé de cyclisation radicalaire sur le noyau pyridinique, ont permis d'accéder avec succès à plusieurs membres de la famille des azaoxindoles, des azaindolines, des azaindoles, des tétrahydronaphtyridines, des dihydronaphtyridinones et enfin des tétrahydropyridoazépinones. Par la suite, quelques applications synthétiques du transfert radicalaire de groupement xanthate par un dérivé de l'a-chloroacétone ont permis d'accéder de manière très flexible à des molécules complexes. Une approche à la synthèse totale d'un produit naturel, la perhydrohistrionicotoxine a également été entreprise. Enfin, un nouveau réarrangement de type Smiles radicalaire découvert au cours de ce travail de thèse, faisant intervenir une cyclisation via un cycle à 4 chaînons, a été présenté. Ces études nous ont surtout aidé à mieux comprendre la réactivité des espèces radicalaires engendrées par les xanthates

Les travaux de cette thèse ont permis de développer de nouvelles réactions de post-condensations associées à la réaction de Ugi dans le domaine de la chimie radicalaire. Dans la littérature, ces post-condensations concernent essentiellement la chimie ionique ou organométallique. Divers types de chimie radicalaire ont été utilisés sans employer de métaux lourds toxiques tels que les dérivés stannylés. Dans un premier temps, nous avons réussi à associer des réactions de cyclisations radicalaires à la réaction de Ugi à partir de xanthates. Nous avons également mis au point un processus de cyclisation radicalaire de xanthates sur des alcynes. Ensuite, nous avons développé une méthodologie d'addition radicalaire-cyclisation sur des hydrazones à partir de substrats de Ugi. Enfin, nous avons réalisé des réactions de cascades radicalaires, additions et cyclisations, à partir d'acétate de Manganèse. Cela a conduit à la formation de molécules complexes via des mécanismes originaux (composés spirocycliques, cyclopropanes migration d'aryle, cyclisations en position ipso, etc.) en une seule étape après la réaction de Ugi.

Nous avons envisagé de nouvelles applications de la chimie radicalaire des xanthates, développée depuis plusieurs années au laboratoire. Une première partie est consacrée à la mise en œuvre de radicaux cyclobutyles générés à partir de xanthates. Des cyclobutanones ? branchées ont été préparées par addition intermoléculaire sur diverses oléfines. Suivie d'une condensation de Horner-Emmons intramoléculaire, cette réaction a permis d'accéder à des structures polycycliques originales. Une seconde partie concerne la préparation de nouveaux xanthates par une addition de type Michael. Les précurseurs radicalaires obtenus par addition conjuguée d'acide xanthique sur des énones et des énamides ont pu alors être additionnés sur des oléfines internes ou externes pour construire des centres quaternaires et des structures polycycliques. Enfin, une nouvelle voie d'accès aux dihydroquinoléinones a été développée en associant cette méthodologie à une cyclisation radicalaire sur un noyau aromatique.

Les complexes carbéniques, résultants de la coordination d'un ligand carboné divalent et di-coordiné à un centre métallique, constituent une gamme de composés organométalliques possédant de nombreuses applications en synthèse organique et en catalyse (métathèse des oléfines, annélation, cyclopropanation...). L'objectif principal du présent travail doctoral a été de préparer de nouvelles classes de complexes carbéniques, pour lesquels le centre carbénique est substitué par des groupements phosphorés. La stratégie de synthèse de ces espèces nouvelles a reposé sur la mise au point de précurseurs carbéniques stables dont la décomposition contrôlée a été conduite dans la sphère de coordination de métaux de transition et de lanthanides. Cette approche ! réactionnelle a été optimisé par la mise en place d'un couplage entre théorie et expérience, permettant d'expliciter la structure électronique des précurseurs et complexes carbéniques ainsi formés et de rationaliser leur réactivité. Ce manuscrit décrit la synthèse des premiers complexes mettant en jeu un carbène P-hétérocyclique (PHC) dont la nature de l'interaction métal-carbone est fortement influencée par le fragment métallique et le schéma de substitution des atomes de phosphore tri-coordinés (