Le travail de cette thèse a permis tout d’abord d’aboutir à un protocole simplifié pour la synthèse des p-tert-butylcalix[7] et [9]arènes, composés jusqu’à lors difficilement préparables. Ces macrocycles ont été obtenus en grosse quantité, de l’ordre de la dizaine de gramme. Il faut également noter que cette synthèse sur grande échelle permet d’obtenir les p-tert-butylcalix[10] et [12]arènes avec des rendements modestes mais une simplicité remarquable. A partir de ces calixarènes, deux voies principales de per-fonctionnalisation ont été mises en oeuvre : La réaction de Williamson, consistant à former des éthers, et l’estérification via l’utilisation d’anhydrides. Au total, ce sont 10 nouveaux calixarènes fonctionnalisés qui ont été obtenus. Le comportement dynamique et conformationnel des calix[9]arènes originaux a été évalué en solution et à l’état solide. Dans le cas où cela a été possible, la détermination des constantes de vitesse et d’énergie libre des mouvements conformationnels a montré que ces calix[9]arènes fonctionnalisés étaient très mobiles. En outre, trois nouvelles structures RX ont été obtenues et ont confirmé que ces macrocycles adoptaient une conformation désordonnée. En l’état, ces nouveaux calixarènes ne sont pas des candidats de choix pour devenir des hôtes moléculaires efficaces. Toutefois, ce travail a permis d’améliorer nos connaissances sur des structures dérivées de p-tert-butylcalix[n]arènes (n = 7, 9, 10 et 12) peu étudiés jusqu’à présent / The work of this thesis allowed to propose a simplified procedure for the synthesis of p-tertbutylcalix[ 7] and [9]arenes, which were hardly synthesizable until now. Those macrocycles were obtained in a large amount, about a dozen of grams. It’s important to emphasize that this large scale synthesis allow to obtain the p-tert-butylcalix[10] and [12]arenes with moderate yields but in a straight and simple procedure. From these calixarenes, two main ways of per-functionalization were attempted: Williamson reaction, consisting in forming ethers and esterification by using anhydrides. Totally, 10 new functionalized calixarenes were obtained. Their dynamic and conformational behaviors in solution as well as in the solid state were explored. The determination of the rate constants and of the free energy barrier of the conformational motion has shown that those compounds were mobile. Moreover, three original X-Ray structures were obtained and have revealed that those macrocycles adopted a disordered conformation. At this point, those new calixarenes are not well designed to act as efficient molecular host. However, this work allowed to improve our knowledges on structures made from the p-tert-butylcalix[n]arene (n = 7, 9, 10 and 12), a skeleton rarely described and studied up to now

SCH-64874 (5) is a fungal metabolite that inhibits the epidermal growth factor receptor (EGFR), a high-profile oncology target, with an IC50 of 1.0µg/mL. It is of particular interest because it is unlikely to inhibit the protein’s intramolecular kinase domain (as typical chemical EGFR inhibitors do), and may act instead by obstructing the receptor’s ligand binding and/or dimerisation processes. / In this work, the epipolythiodiketopiperazine family of natural products is reviewed, leading to a discussion of the probable biosynthetic pathways by which these complex molecules are produced in nature. A laboratory synthesis based on this proposed biosynthesis was subsequently proposed and undertaken. / The oxidation of aromatic systems was investigated, which led to the synthesis, for the first time, of complex functionalised arene oxides such as 178. The regioselective epoxidation of 178 was accessed by derivatisation as the Diels-Alder adduct 180. Subsequent epoxidation and manipulation led to the amino alcohol 195b, possessing the exo-epoxide endo-alcohol stereochemistry shown. / This stereochemical assignment was based on detailed NMR analysis of the product, and also on AM1 semi-empirical molecular modelling and Ab initio molecular orbital calculations, which were used to evaluate the relative stabilities of the cyclisation products.

Boîtes quantiques (QDs) et nanoparticules fluorescentes de silice (NPs) ont influencé le domaine de la bioimagerie de par leur forte luminosité et photostabilité. Par rapport aux QDs, les NPs organiques peuvent s’avérer être encore plus brillantes et entièrement biodégradables, avec une bonne biocompatibilité et sans contenir aucun élément toxique. Nous avons développé quatre types de ces NPs : en premier, des nano-gouttelettes lipidiques chargées de colorants lipophiles (flavone et Nil Rouge) pour l'imagerie in vivo chez le poisson zèbre ; en second, l’association ionique entre rhodamine B alkylée et tétraphénylborate fluoré (TPB) donne des NPs de 11-20 nm avec un rendement quantique de ~60% ; une troisième type de NPs consiste en des micelles de 7 nm obtenus par co-assemblage de cyanine amphiphiles et contre-ions TPB ; enfin, la polymérisation de micelles de calix[4]arène par agents de réticulation bi-fonctionnels à base de cyanine donne des NPs de 7 nm présentant un comportement fluorogène et une bonne stabilité en milieu intracellulaire. Ces NPs plus brillantes et de taille inférieure aux QDs apparaissent comme des outils prometteurs en bioimagerie. / Quantum dots (QDs) and fluorescent silica nanoparticles (NPs) have impacted the domain of bioimaging by their high brightness and robust photostability. In comparison to QDs, organic NPs can be even brighter and fully biodegradable, as well biocompatible and not containing toxic elements inside. Herein, we developed four types of these NPs. At first, lipid nano-droplets loaded with lipophilic flavone and Nile Red dyes for in vivo imaging in zebrafish; second, ion-association of alkyl rhodamine B with fluorinated tetraphenylborate (TPB) counterions result in 11-20 nm NPs with fluorescence quantum yield up to 60%; third, 7 nm micellar NPs obtained by co-assembly of cyanine amphiphiles with TPB counterions; finally, polymerization of calix[4]arene micelles using bi-functional cyanine crosslinkers giving 7 nm NPs, that show fluorogenic behavior and high intracellular stability. These NPs, being of smaller size and brighter than QDs, have emerged as promising tools for bioimaging.

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / In this dissertation were synthesized six compounds, of the which four are free triazene ligands and two are triazenido complex of Hg(II) and Ni(II). The compouns were characterized by melting point, infrared an UV/VIS spectroscopy, ray-X diffraction in single crystals. They were also made analyses of biological activity of the free ligands, where the potential bacteriostatic and bactericidal and of DNA cleavage plasmidial was tested. The compound 1 crystallizes in the triclinic crystal system, space group P(-1), with cell parameters a = 8,033(4) Å, b = 8,039(5) Å, c = 10,022(6) Å, α = 93,77(2)°, β = 96,86(2)°, γ = 97,98(2)°; Z=2; The final crystal structure refinement converged to the indices of disagreement R1 = 0,0741, wR2 = 0,2547. In the solid state compond 1 reveals one-dimensional infinite chains with the base vector [100] as result of intermolecular N−H···O classic hydrogen bonds. The compound 5 crystallizes in the monoclinic crystal system, space group C2/c, with cell parameters a = 21,455(5) Å, b = 5,538(10) Å, c = 23,228(10) Å, α =γ = 90°, β = 116,301(10)°; Z=4; The final crystal structure refinement converged to the indices of disagreement R1 = 0,0220, wR2 = 0,0799. The crystal structure of 5 reveals one-dimensional infinite chains along the [010] direction through Hg−η2, η2−arene π−interactions. These one-dimensional chains can be extended to the bi-dimensional (2D) through no-classic hydrogen interactions C - H···O along the crystallographic vector [100]. The compound 6 crystallizes in the ortorrombic crystal system, space group Pbcn. with cell parameters a = 16,3394(11) Å, b = 11,9953(8) Å, c = 17,6042(12) Å, α=β=γ=90°; Z=4; The final crystal structure refinement converged to the indices of disagreement R1 = 0,0466, wR2 = 0,0948. The mononuclear complex with Ni(II) showing a rhombic distorted coordination geometry. In the solid state complex 6 reveals one-dimensional infinite chains with the base vector [010] as result of intermolecular C−H···O no classic hydrogen bonds. The biological activity results show that for compound 3 a bacteriostatic action for the Micrococcus spp, Rhodococcus spp e Staphylococcus saprophyticus in the concentration 128 μg/mL. The compound 4 show bacteriostatic action only for the cell lines ATCC Staphylococcus aureus in the concentration 128 μg/mL. The compounds 2 e 4 didn't show effectiveness for cleavage of the plasmid of DNA. / Sintetizou-se o ligante 1-(2-fluorfenil)-3-(4-acetilfenil)triazeno (1) e a partir deste os complexos [HgII(C14H11N3OF)2] (5) e cis-NiII(C14H11N3OF)2(py)2 (6), com o propósito de observar a geometria de coordenação, interações intermoleculares e o arranjo cristalino destes compostos. Sintetizou-se também os ligantes 1-(fenil)-3-(4-acetilfenil)triazeno (2), bis-1,3(4- acetilfenil)triazeno (3) e bis-1,3(4-acetiloxima)triazeno (4) a fim de se investigar o potencial bacteriostático e de clivagem do DNA palsmidial pUC18. Os compostos 1, 2, 3 e 4 foram sintetizados a partir de uma reação de diazotação via nitrito de sódio de uma amina com posterior acoplamento da mesma ou de outra amina diferente gerando compostos triazenos simétricos e assimétricos, respectivamente. O composto 5 foi sintetizado a partir da reação entre o composto 1 desprotonado e acetato de mercúrio(II) em solução de tetraidrofurano na proporção de 2:1. O composto 6 foi sintetizado a partir da reação entre o composto 1 desprotonado e cloreto de níquel(II) hexahidratado em solução metanólica na proporção 2:1. Os compostos foram caracterizados por ponto de fusão, espectroscopia na região do ultravioleta-visível e inframermelho. Somente os compostos 1, 5, e 6 foram caracterizados por difração de raios-X em monocristal. O composto 1 cristaliza no sistema cristalino triclínico, grupo espacial P(-1). O refinamento da estrutura inclui os parâmetros principais: 2684 reflexões totais; 1885 reflexões independentes; a = 8,033(4) Å, b = 8,039(5) Å, c = 10,022(6) Å, α = 93,77(2)°, β = 96,86(2)°, γ = 97,98(2)°; Z=2; refinamento com matriz completa para F2 e parâmetros térmicos anisotrópicos para átomos não hidrogenóides, obtendo-se índices finais R1 = 0,0741, wR2 = 0,2547. As moléculas do composto 1 associam-se através de ligações de hidrogênio clássicas entre N H ··· O, formando um arranjo supramolecular unidimensional na direção cristalográfica [100]. O composto 5 cristaliza no sistema cristalino monoclínico, grupo espacial C2/c. O refinamento da estrutura inclui os parâmetros principais: 11325 reflexões totais; 2311 8 reflexões independentes; a = 21,455(5) Å, b = 5,538(10) Å, c = 23,228(10) Å, α =γ = 90°, β = 116,301(10)°; Z=4; refinamento com matriz completa para F2 e parâmetros térmicos anisotrópicos para átomos não hidrogenóides, obtendo-se índices finais R1 = 0,0220, wR2 = 0,0799. As moléculas do composto 5 associam-se através de interações Hg-areno-η2,η2 π entre o íon Hg(II) e os átomos de carbono dos anéis periféricos dos dois complexos vizinhos, formando um arranjo supramolecular unidimensional na direção cristalográfica [010]. As redes unidimencionais do [HgII(RPhNNNPhR´)2]n [R = CH3C(O), R´= F] podem ser estendidas à bidimencionais (2D) através de ligações de hidrogênio não-clássicas entre C H···O ao longo da direção cristalográfica [100]. O composto 6 cristaliza no sistema cristalino ortorrômbico, grupo espacial Pbcn. O refinamento da estrutura inclui os parâmetros principais: 16030 reflexões totais; 3214 reflexões independentes; a = 16,3394(11) Å, b = 11,9953(8) Å, c = 17,6042(12) Å, α=β=γ=90°; Z=4; refinamento com matriz completa para F2 e parâmetros térmicos anisotrópicos para átomos não hidrogenóides, obtendo-se índices finais R1 = 0,0466, wR2 = 0,0948. A geometria de coordenação do composto 6 é octaédrica com distorção rômbica ao centro metálico. As moléculas do composto 6 apresenta também ligações de hidrogênio nãoclássica entre C H···O, formando um arranjo supramolecular unidimensional na direção cristalográfica [010]. Os resultados da atividade biológica mostram que o composto 3 apresenta para as bactérias Micrococcus spp, Rhodococcus spp e Staphylococcus saprophyticus ação bacteriostática para a concentração de 128 μg/mL. O composto 4 apresentou atividade bacteriostática somente para a cepa ATCC Staphylococcus aureuS na concentração de 128 μg/mL. Os compostos 2 e 4 não mostraram eficácia para clivagem do DNA plasmidial.

La chiralité inhérente, provenant d’une structure concave associée à une substitution dissymétrique, est la forme de chiralité la plus répandue et est une des bases fondamentales de la reconnaissance enzymatique : outre le fait que les briques constitutives des protéines présentent un carbone asymétrique, leur repliement définit la chiralité inhérente de la poche du site actif, et est responsable de l’étonnante sélectivité des réactions enzymatiques. De façon générale, les calixarènes ont été notamment utilisés afin de modéliser les processus enzymatiques complexes. Ils sont ainsi à la base de la construction de nombreux récepteurs moléculaires artificiels, capables de reconnaître des cations, des anions ou des molécules neutres par des interactions spécifiques. L’objectif de cette thèse est la synthèse de calix[6]arènes présentant une chiralité inhérente, en leur introduisant différentes fonctionnalités différentes en l’absence de carbone asymétrique, ainsi que l’étude de leurs propriétés de reconnaissance de molécules chirales. Cet objectif est indissociable du challenge classique de la chimie organique qu’est la monofonctionnalisation de molécules possédant plusieurs fonctions réactives équivalentes. Dans un premier temps, nous avons utilisé une stratégie biomimétique et supramoléculaire pour monofonctionnaliser très sélectivement un complexe zincique de calix[6]arène portant trois bras imidazole ou un chapeau Tris(2-aminoÉthyl)AmiNe. En tirant profit de la nature réceptrice de ces complexes, différents substrats ont pu être greffés à la structure sur un seul des trois sites équivalents du grand col. Les limites de cette réaction « monoclick » biomimétique ont été quantifiées. Les complexes monofonctionnalisés sont de nouveaux objets aux propriétés réceptrices considérablement différentes des « complexes entonnoirs » décrits par notre équipe. Le contrôle de l’accès de la cavité des complexes de Zn(II), Cu(I) et Cu(II) pour des ligands exogènes a été étudiés en présence de différents ligands compétiteurs. Par ailleurs, nous avons montré que dans le cas des complexes de cuivre, l’accès à la cavité pouvait être contrôlé par un switch électrochimique. Nous avons également développé deux stratégies de synthèse de calix[6]arènes chiraux de façon inhérente à partir de précurseurs monofonctionnalisés, et nous avons synthétisé le premier »complexe entonnoir » présentant cette propriété. Sa chiralité a été mise en évidence par l’inclusion de ligands achiraux et achiraux. Nous avons également prouvé que ces phénomènes complexes pouvaient être étudiés simplement grâce à la technique RMN 19F. / Inherent chiralty, which arises from a concave structure associated with asymetric substitution, is the most common form of chiralty and is fundamental in enzymatic recognition : although aminoacids have an asymetric center, the folding of proteins creates the inherently chiral active site of enzymes and is responsible for the extraordinary selectivity of enzymatic reactions. Calix[6]arenes have been used as a tool to study complex enzymatic processes. They have also been used to build artificial molecular receptors for cations, anions or neutral molecules through very specific interactions. The goal of this thesis is the synthesis of inherently chiral calix[6]arenes by introducing different functionalities devoid of asymetric centers, and the study of the recognition of chiral molecules. First, we developped a biomimetic and supramolecular strategy to monofunctionalize a zinc calix[6]arene complex bearin three imidazole arms or a tris(2-aminoethyl)amine cap, with high selectivity. By using the recognition abilities of theses substrates, several molecules were liked only one of the three equivalent sites of the big rim of the calixarene. The limits of the biomimetic « monoclick » reaction were also quantified. The monofunctionalized complexes are new objects whose abilities as molecular receptors greatly differ from the previous « funnel complexes » described by our team. The control of the access of the cavity of Zn(II), Cu(II) and Cu(I) complexes to exogenous ligands was thoroughly studied with different competitive ligands. Also, we proved that the access to the cavity could be controled with an electrochemical switch. We also developed strategies to synthesize inherently chiral calix[6]arenes from monofunctionalized complexes and we synthesized the first inherently chiral funnel complex. Its chirality was evidenced by the inclusion of chiral and achiral guests. We also provided the proof of concept that these particular phenomena could be simply studied with 19F NMR spectroscopy.

Pas de résumé en français / The goal of this research was the synthesis and spectroscopic, structural andphysical-chemical characterization of cyclic 6- and 7-membered hydroxamicacids, a tetrahydroxamic calix[4]arene-based tetrapodal receptor, and their metalcomplexes with trivalent and tetravalent metal cations. They were characterizedby several techniques such as 1H and 13C NMR, IR, and mass spectroscopies,single crystal X-ray analysis, and potentiometry. Cyclic hydroxamic acids arefound in a few mix siderophores but their coordination properties were stillunknown. The structural features of metal complexes formed with Fe(III),Ga(III), Ce(IV), Zr(IV), Hf(IV), U(IV) and U(VI) have been investigated both inthe solid state and in solution. The synthesis and complexation studies of anoriginal calix[4]arene-based tetrapodal receptor is described. Reactionparameters for all key steps in the synthetic route have been optimized. Thesingle X-ray crystal analysis of benzyl-protected receptor was obtained.Complexation studies with zirconium(IV) and hafnium(IV) evidenced theformation of two metal two ligand complexes rather than 1:1 species, whichwere shown to interact in solution with a third alkali cation

Les assemblages supramoléculaires font parties des réactions biochimiques de base dans les fonctions cellulaires (ex: réplication de l'ADN ou réponse immunitaire). Les calix[n]arènes ont été décrit pour interagir avec une large gamme de biomolécules. En conséquence, ils peuvent être trouvés dans de nombreuses applications biologiques tel qu'en diagnostic ou en traitement thérapeutique. Leurs fonctionnalisations sur des nanoparticules d'argent ont produit de nouveaux nano-composés hybrides ayant des propriétés optique, électrique et biologique uniques. Cette thèse a été dédiée à l'étude de ces nano systèmes pour la bio-détection et leurs potentielles applications biomédicales. Le développement de capteur analytique à bas coût, portable et ultra-sensible représente une des attentes majeures dans les applications des calix[n]arènes sur nanoparticules d'argent. Dans cette thèse, ces nano-composés ont été étudiés selon leurs capacités à suivre la micellisation de surfactant mixtes, et pour discriminer un type moléculaire tel qu'une famille d'acide nucléique ou une espèce d'albumine sérique. Dans une deuxième partie, ces nanoparticules hybrides ont été évaluées pour une série d'activités biologiques. Ils ont montré des facultés antibiotiques et anti-oxydantes, de transporter des Ingrédients Pharmaceutiques Actifs, et d'atteindre des cibles antivirales et anticancéreuses / Supramolecular assemblies are among the basic biochemical reactions in the cellular functions (e.g. DNA replication, immune response). Calix[n]arenes are macrocyclic molecules that have been reported for interacting with a wide range of biomolecules. As a consequence, they can be found in many biological applications from diagnosis to therapeutic treatment. Their functionalization on silver nanoparticles have produced new nano hybrid compounds with unique optical, electrical and biochemical properties. This thesis has been dedicated to the study of these nano-systems for bio-sensing and for their potent biomedical applications. Cost effective, portable and ultra-sensitive analytical tools are one of the major expectations of the applications of silver nanoparticles capped with calix[n]arenes. Calix[n]arenes nanoparticles have been reported here for following the micellisation process of mixed surfactants or for discriminating a type of molecule such nucleic acid or a serum albumin specie. In a second part, these hybrid nanoparticles have been evaluated for series of biological activities. They’ve been shown to possess anti-oxidant and antibacterial activities, to transport Active Pharmaceutical Ingredient and to reach antiviral and anti-cancer targets

Die bisher gängigen PVC-Membranen ionenselektiver Elektroden weisen eine Reihe von Schwachstellen auf: Sie haften nur durch Adhäsion am Substrat, sodass sich bei miniaturisierten Elektroden die Membran ablösen kann; Membranbestandteile wie der Weichmacher, das Ionophor oder der Ionenaustauscher können bei der Verwendung ausgewaschen werden, sodass sich die chemischen und physikalischen Eigenschaften der Membran verschlechtern; auf der Membranoberfläche kann sich auf Grund ihrer Hydrophobie ein Biofilm ausbilden, der die Membran abschirmt. Diese Schwachstellen bewirken eine Dysfunktionalität der ionenselektiven Elektrode, weshalb im Rahmen dieser Arbeit ein Glycopolymerfilm entwickelt worden ist, der diese Schwachstellen nicht aufweist. Die in dieser Arbeit entwickelte Membran, die auf einem multifunktionalen Glycopolymer beruht, zielt auf die Egalisierung der Schwachstellen konventioneller ionenselektiver PVC-Membranen. Die entwickelte Membran kommt dabei ohne Weichmacher aus, reduziert die Ausbildung von Biofilmen, bindet kovalent an das darunterliegende organische Substrat und durch die kovalente Anbindung des Ionophors wird dessen Auswaschen verhindert. Um eine kovalente Bindung der Membran an organische Vermittlerschichten zu erreichen, wie sie bei All-solid-state-Elektroden zum Einsatz kommen, werden zunächst die photovernetzbaren Glycopolymere 12a–c entwickelt, bei denen etwa neun Photovernetzereinheiten über PEG-Spacer an den PEI25-Kern gebunden sind. Drei PEG-Spacer mit unterschiedlicher Länge werden hinsichtlich ihres Einflusses auf die Filmbildung untersucht: Sie besitzen vier (12a), acht (12b) und zwölf Ethylenglycoleinheiten (12c). Dabei zeigt sich, dass eine Spacerlänge von zwölf Ethylenglycoleinheiten für eine effektive Photovernetzung notwendig ist, weshalb für die folgenden Strukturen nur PEG12-Spacer eingesetzt werden. Um eine kovalente Anbindung des Ionophors an das Glycopolymer zu erreichen, werden verschiedene Syntheserouten genutzt und auf ihre Wirkung hin analysiert. Die frühe direkte Anbindung des Calix[4]arenderivats 3 an den PEI25-Kern der Glycopolymere 17a–c erweist sich als nachteilig, da hierdurch darauffolgende Syntheseschritte beeinträchtigt werden. Anderseits zeigen diese Glycopolymere, dass sich die Calix[4]areneinheiten nicht negativ auf die Glycopolymerfilmbildung auswirken. Zur Überwindung der erwähnten Probleme werden in den multifunktionalen Glycopolymeren 22a und 22b die Calix[4]arene wie der Photovernetzer am Ende der Syntheseroute über PEG12-Spacer angebunden. Dies erfolgt dabei über den upper rim des Calix[4]arens, da somit der lower rim, an dem sich ionenkomplexierenden Gruppen befinden, nicht beeinflusst wird. Neben der Struktur des Glycopolymers wird auch eine Methode zur Glycopolymerfilmbildung auf Modellsubstraten entwickelt. Hierfür werden Siliziumwafer mit einer hydrophilen organischen Vermittlerschicht aus (3-Glycidyloxypropyl)-trimethoxysilan (GOPS) eingesetzt. Bei der Filmbildung zeigt sich, dass die alleinige Bestrahlung mit UV-Licht nicht ausreichend ist, um eine stabile Vernetzung zu generieren. Erst nach vorausgehendem Tempern (1 h bei 120 °C) werden Filme mit einer Dicke von (42±8) nm für das Glycopolymer 12c erhalten. Die Glycopolymere 12a und 12b, die kürzere PEG-Spacer enthalten, bilden deutlich dünnere Filme aus. Für die vollständige Vernetzung ist eine Bestrahlungszeit von einer Stunde notwendig, was einer Energiedosis von etwa 290 J/cm² entspricht. Trotz möglicher freier Aminogruppen in der Struktur bilden die Glycopolymere 17a–c, bei denen unterschiedlich viele Calix[4]arene direkt an den PEI25-Kern gebunden sind, stabile Filme aus. Die sich ergebenden Schichtdicken zeigen dabei weder im Vergleich zum Glycopolymer 12c noch untereinander signifikante Unterschiede. Die Filmbildung auf dem hydrophilen GOPS wird demzufolge durch die direkt angebundenen Calix[4]arene nicht beeinträchtigt. Auf Grund des erwarteten amphiphilen Charakters der Glycopolymere 17a–c wird ihre Filmbildung nicht nur auf hydrophilen, sondern auch auf hydrophoben Modellsubstraten untersucht. Hierzu werden Siliziumwafer mit hydrophoben Vermittlerschichten aus Benzophenonsilan (BPS) und Poly-α-methylstyrol (PαMS) eingesetzt. Auf den hydrophoben Vermittlerschichten bilden die Glycopolymere 17a–c deutlich dünnere Filme aus als auf dem hydrophilen GOPS. Die Calix[4]areneinheiten sind demnach durch die Maltosehülle abgeschirmt und es treten kaum Wechselwirkungen mit den hydrophoben Substratoberflächen auf. Im Gegensatz dazu ermöglicht die Anbindung der Calix[4]arene über PEG12-Spacer den Glycopolymeren 22a und 22b auf hydrophilen wie hydrophoben Vermittlerschichten in etwa gleich dicke Filme auszubilden. Offensichtlich liegt bei diesen Glycopolymeren eine amphiphile Peripherie vor, sodass sich die Glycopolymere besonders zur Beschichtung von All-solid-state-Elektroden mit verschiedenen Mediatorschichten eignen. Die photovernetzten Glycopolymerfilme quellen auf Grund ihrer hydrophilen Eigenschaften. Der Quellungsgrad q liegt dabei niedriger, wenn hydrophobe Calix[4]arene in die Struktur eingebunden sind: q(17c) = 2,3 im Vergleich zu q(12c) = 3,6. Erfolgt die Anbindung der Calix[4]arene direkt an den PEI25-Kern, ist die Glycopolymerstruktur unflexibel, sodass der Quellungsprozess bis zu sieben Stunden benötigt. Durch die Anbindung der Calix[4]arene über PEG12-Spacer wird die Flexibilität der Glycopolymere hingegen nicht beeinträchtigt, sodass der Quellungsprozess weniger als zwei Stunden benötigt. PVC-Membranen verlieren schon nach kurzer Zeit ihre ionenselektiven Eigenschaften, weil etwa der Weichmacher aus den Membranen diffundiert und diese dadurch spröde werden. Die Glycopolymerfilme sind hingegen über einen Zeitraum von mindestens 100 Tagen gegenüber sauren (pH = 4), neutralen und basischen (pH = 10) Lösungen stabil. Die entwickelten Glycopolymere werden im Rahmen einer Kooperation mit dem Kurt-Schwabe-Institut (KSI) in Meinsberg auf All-solid-state-Elektroden als ionenselektive Membranen eingesetzt. Die Graphitelektroden werden dafür mit einer Mediatorschicht aus leitfähigem Polypyrrol (PPy) und dem Glycopolymer 17c beschichtet. Die All-solid-state-Elektroden werden hinsichtlich ihres Ansprechverhaltens gegenüber verschiedenen Ionen untersucht. Die Anbindung und Vernetzung erfolgt nach der für die Modellsubstrate optimierten Methode. Jedoch werden die Bedingungen für das Tempern angepasst, um eine Beschädigung der All-solid-state-Elektrode auszuschließen: 12 h bei 45 °C statt 1 h bei 120 °C. Dabei bildet sich ein inhomogener Belag aus, bei dem Teile der PPy-Schicht frei bleiben. Im Vergleich zur reinen und zur mit Polypyrrol (PPy) beschichteten Graphitelektrode zeigt die Elektrode, die mit einem Glycopolymerfilm versehen ist, trotz der Inhomogenität stabile und reproduzierbare Potentiale. Diese sind jedoch nicht von der Konzentration der Kationen, sondern von der der Anionen abhängig. Durch die Auftragung einer Ionentauscherschicht auf die ionenselektive Membran soll das Vordringen der Anionen in die Membran der All-solid-state-Elektrode unterbunden werden. Dadurch soll das Ansprechverhalten der All-solid-state-Elektrode auf die Kationen gelenkt werden. Entsprechende Arbeiten werden am KSI durchgeführt.

La chimie de coordination de l’ion manganèse(II), à partir de radicaux nitronyl nitroxyde et de macrocycles thiacalix[4]arènes, a mis en évidence des propriétés magnétiques et optiques remarquables au sein de ses complexes. Ces matériaux moléculaires ont la particularité de manifester leurs propriétés sous l’application de stimuli externes. Ainsi, un composé lamellaire à base de polymères de coordination bidimensionnels d’ions Mn(II) et de radicaux nitronyl nitroxyde, a révélé une conversion de tautomérisme de valence induite thermiquement, et des complexes polynucléaires d’ions Mn(II)−sulfonylcalix[4]arènes ont montré une luminescence intense centrée sur l’ion métallique sous éclairement. Nos travaux de thèse s’insèrent dans la continuité de ces résultats développés antérieurement dans notre équipe. Notre objectif a été de comprendre l’origine des perturbations électroniques subies par l’ion Mn(II) dans ces complexes de coordination. Pour cela, l’étude approfondie des relations entre les structures cristallines des composés Mn(II)−radicaux et Mn(II)−thiacalix[4]arènes et leurs propriétés physiques, a été au cœur de notre recherche. Ce manuscrit présente les synthèses, les structures cristallines et la caractérisation des propriétés magnétiques et optiques de composés obtenus par des processus d’ingénierie moléculaire. La modification des ligands nitronyl nitroxyde et thiacalix[4]arènes par synthèse organique, et la substitution des contre-ions au sein de ces complexes ioniques lors de leur synthèse, ont été le fil conducteur de nos travaux. Ces modifications chimiques ont permis d’élaborer de nouveaux complexes qui présentent à leur tour une conversion de tautomérisme de valence thermo-induite ou une forte luminescence centrée sur l’ion Mn(II). La comparaison des structures et des propriétés des nouveaux complexes obtenus et antérieurs, a permis une interprétation et une rationalisation des relations structures-propriétés. Ces résultats permettront par la suite d’améliorer et de moduler, de façon maitrisée et selon la nécessité, les structures moléculaires et à l’état solide des composés suivant les propriétés visées / Manganese(II) coordination chemistry, with nitronyl nitroxide radicals and thiacalix[4]arene macrocycles, revealed remarkable magnetic and optical properties. These molecular compounds show their properties under external stimuli. Recently, a lamellar compound, made of Mn(II) – nitronyl nitroxyde 2D coordination polymers, presented a thermo-induced valence tautomeric conversion, and Mn(II) – thiacalix[4]arene polynuclear complexes shown an intense luminescence centered on the metallic ion. Our PhD work takes part in the continuity of these previous results. Our goal was to understand the origin of the electronic perturbations inside these compounds. The depth study of the relationships between the structures and the physical properties was the central point of our research. This thesis will present the synthesis, the crystalline structures and the magnetic and optical characterizations of new compounds obtained by different molecular engineering processes. Organic modifications of the ligands and substitution of the counter-ion during the synthesis were the central thread of our work. Thanks to these chemical modifications, new compounds has been synthesized which are presenting also a thermo-induced valence tautomeric conversion or an intense luminescence. The comparison of all compounds made possible an interpretation and a rationalization of the structure-property relationships. Next step will be to improve or to modulate, in function of the need, the molecular or solid state structures regarding the expected properties

Obwohl die methodische Entwicklung der Peptidsynthese gewöhnlich eine automatisierte Herstellung erlaubt, sind für die Herstellung einer Reihe von Peptiden auch gegenwärtig Grenzen gesetzt. Einerseits kann eine im Verlauf der Kettenverlängerung auftretende Bildung intra- und /oder intermolekularer Wasserstoffbrücken zu einer begrenzten Solvatation und damit Zugänglichkeit der zu acylierenden Aminokomponente am Syntheseharz führen, andererseits kommt es beim Einbau sterisch anspruchsvoller Aminosäuren zu ungenügenden Acylierungsausbeuten. Urethangeschützte Aminosäurefluoride haben sich für den Einbau von alpha, alpha-Dialkylaminosäuren als geeignet erwiesen. Die reaktiveren urethangeschützten Aminosäurechloride sind zwar herstellbar, besitzen aber in Gegenwart einer Hilfsbase, die zum Abfangen der während ihrer Reaktion gebildeten HCl notwendig ist, eine zu geringe Stabilität (Oxazolonbildung, Abspaltung der Schutzgruppen). Erst die Verwendung von N(alpha)-Schutzgruppen, die keinen reaktionsfähigen Carbonylkohlenstoff enthalten, wie Arensulfonyl- Schutzgruppen, ermöglichen die volle Ausschöpfung der hohen Reaktivität der Aminosäurechloride. Mit Hilfe dieser Schutzgruppen gelang ein erster Vergleich der Reaktivität der Aminosäurechloride und -fluoride. Bei den durchgeführten Reaktionen wurde keine Stereomutation beobachtet. Unter Verwendung von Arensulfonylschutzgruppen war es erstmals möglich, zwei aufeinanderfolgende N-Alkyl-alpha, alpha-dialkylaminosäuren in Peptide einzubauen. Weiterhin konnten wir zeigen, daß derart geschützte Aminosäuren sich für in situ Aktivierungen mit Thionylchlorid eignen. Als Fänger für überschüssiges Aktivierungsreagenz wurden tertiäre Alkohole bzw. Amine eingesetzt. Arensulfonyl-geschützte Aminosäurechloride haben wir darüber hinaus erfolgreich in der Festphasenpeptidsynthese verwendet. In Kombination von Arensylfonyl-Schutz mit der Standard-Fmoc-Strategie gelang die Synthese eines biologisch aktiven Analogen des CRF, eines 41-mer Peptides mit einer eingefügten Tetrapeptidsequenz -Ala-MeAib-MeAib-Aib-. / Despite its wide field of application automatic peptide synthesis is still limited in certain cases. One of the limiting factors is the possibility of intra- or intermolecular hydrogen bond formation during the elongation of the peptide chain. This causes decreased solvation and thus reduced accessibility to the resin-bound amino component. Another limitation is the incorporation of sterically hindered amino acids that usually give rise to insufficient yields of acylation. Urethane protected amino acid fluorides have been shown suitable for the incorporation of alpha,alpha-dialkyl amino acids. Though the more reactive urethane protected amino acid chlorides can be readily synthesized, they do not possess the necessary stability in the presence of an auxiliary base that must be used for trapping of the hydrochloric acid formed during the reaction. Formation of oxazolons and deprotection of formerly protected functional groups would occur. Only the advent of protecting groups for the amino acid N-alpha that do not have a reactive carbonyl function - like arene sulfonyl groups - allowed to take full advantage of the high reactivity of the amino acid chlorides. These protecting groups enabled us to compare the reactivities of amino acid chlorides and fluorides for the first time. We didn't observe any stereo mutation in our experiments. The use of arene sulfonyl protecting groups permitted the consecutive incorporation of two N-alkyl-alpha,alpha-dialkyl amino acids into a peptide for the first time. Furthermore we could show, that amino acids protected in this way, are suitable for in situ activation with thionyl chloride. Tertiary alcohols and amines were used as scavenger for excessive activating reagent. Arene sulfonyl protected amino acids were also successfully used in solid phase peptide synthesis. By combining this protecting concept with the standard Fmoc approach we were able to synthesize a biologically active analogue of CRF, a peptide containing 41 residues into which we inserted the tetrapeptide Ala-MeAib-MeAib-Aib.