Les dérivés ambiphiles, possèdant un site acide de Lewis (B ou Al) et un site base de Lewis (P), sont connues pour activer les petites molécules, stabiliser des espèces hautement réactives, mais aussi pour se comporter comme des catalyseurs non-métalliques. Dans la mesure où ils présentent différents modes de coordination, ils possèdent des comportements variables en tant que ligands des métaux de transition. Cette thèse porte sur deux aspects des composés ambiphiles. Le premier concerne l'interaction avec les petites molécules et l'organocatalyse, et le second la coordination et la réactivité des complexes métalliques avec des ligands ambiphiles. Le premier chapitre aborde la synthèse et la réactivité de phosphines-boranes possédant un espaceur de type ortho-phénylène. Dans une première partie, des composés possédant des sites base et acide de Lewis de nature différente ont été synthétisés. Dans une seconde partie, les propriétés catalytiques de ces dérivés ont été évaluées lors de la réduction du dioxyde de carbone en présence de boranes. Ces dérivés ambiphiles se sont révélés être des organocatalyseurs efficaces pour cette réaction. Dans une troisième partie, une étude mécanistique a été réalisée. Lors de cette étude, un intermédiaire réactionnel a pu être isolé et caractérisé. Cette espèce, possédant une molécule de formaldéhyde pontante entre les atomes de phosphore et de bore, s'est montrée plus efficace en catalyse que les catalyseurs précédents. En effet, aucune période d'induction n'est observée lors de la réduction du dioxyde de carbone avec ce dernier. Le second chapitre aborde la réactivité d'un complexe de Pt possédant un ligand ambiphile de type phosphine-alane (PAl). Ce complexe comportant une interaction Pt-->Al, avait déjà montré une réactivité intéressante vis-à-vis de l'hydrogène. Dans ce chapitre, sa réactivité vis-à-vis d'autres substrats a été étudiée. Dans une première partie, la capacité du complexe PAl-Pt à activer une liaison N-H polaire a, en particulier, été évaluée. Un complexe issu de l'addition oxydante de PhC(O)NH2 sur le platine a pu être isolé et entièrement caractérisé. Dans une seconde partie, le complexe PAl-Pt a été mis en présence de petites molécules de type CE2 (E = O, S) et différents modes de coordination ont pu être mis en évidence aussi bien en solution et qu'à l'état solide. En particulier, un complexe n1 de CO2 a été isolé. Au cours de ce travail, l'accent a été mis sur la coopérativité d'action métal/acide de Lewis. / Ambiphilic derivatives, which possess a Lewis acid (B or Al) and a Lewis base (P), are known for activating small molecules, stabilizing highly reactive species, but also to be used as metal-free catalyst. Because of their different coordination modes, they show different behaviour as ligand for transition metals. This thesis addresses two aspects of ambiphilic derivatives. The first one is about the interaction with small molecules and the organocatalysis, and the second one the coordination and the reactivity of metallic complexes with ambiphilic ligands. The first chapter deals with the synthesis and the reactivity of phosphine-borane which possess an ortho-phenylene backbone. In the first part, compounds with different kind of Lewis base and acid have been synthesized. In a second part, catalytic properties of these derivatives have been evaluated for the reduction of carbon dioxide in presence of borane. These ambiphilic derivatives have revealed themselves as effective organocatalyst for this reaction. In a third part, a mechanistic study have been realised. During this study, a reaction intermediate has been isolated and characterized. This species, which possess a molecule of formaldehyde bridging between the atoms of phosphorus and boron, revealed itself more effective in catalysis that the previous catalyst. Indeed, no induction period has been observed during the reduction of carbon dioxide with this compound. The second chapter relates the reactivity of a Pt complex which possess a phosphine-alane (PAl) type ambiphilic ligand. This complex involving a Pt-->Al interaction, has already shown an interesting reactivity toward dihydrogene. In this chapter, his reactity toward other kind of substrate has been studied. In a first part, the capacity of the PAl-Pt complex to activate a polar N-H bond has been evaluated. A complex coming from the oxidative addition of PhC(O)NH2 over the platinum has been isolated and fully characterized. In a second part, the PAl-Pt complex has been set to react with CE2 (E = O or S) type small molecules, and different coordination modes have been highlighted both in solution and in solid state. In particular a n1 CO2 coordinated complex has been isolated. During this work, the cooperativity of action metal/Lewis acid has been emphases.

La médecine se dirige de plus en plus vers des traitements personnalisés. Pour répondre à cela, les équipes de recherche ont développé des objets permettant de diagnostiquer et de soigner dans un temps restreint. Ceci a conduit à l’émergence d’un nouveau domaine : la théranostique (thérapie et diagnostic). Les nanoparticules sont une des réponses à ces problématiques. La mise au point de ces objets nécessite de maitriser parfaitement la taille, la morphologie et la composition chimique des particules. Les analogues de bleu de Prusse sont des polymères de coordination à ponts cyanures cristallins qui ont beaucoup été étudiés pour leurs propriétés magnétiques mais également pour des applications médicales. La taille nanométrique, la porosité de la structure, la présence de molécules d’eau et une grande versatilité chimique font de ces matériaux des candidats prometteurs pour un développement en tant qu’agent de contraste pour l’IRM. Ce réseau a également montré ces capacités en hyperthermie photoassistée. L’élaboration de nanoparticules de bleu de Prusse dopées par du GdIII ou du MnII et les études de leurs propriétés structurales et chimiques font partie des aspects développés au cours de ce travail de thèse. Les performances en relaxivité et en hyperthermie photoassistée ont pu être évaluées. Afin de mener des expériences in vivo, le comportement des objets dans les milieux adaptés a été exploré, ce qui a permis d’initier l’émergence d’un système optimal. Au cours de cette thèse, la stabilisation de colloïdes de polymères ide coordination incluant des ions PtII et PdII de type « cyanosols », ont été développés pour être notamment évalués en tant que radio-sensibilisateur en hadronthérapie. Ces objets amorphes permettent d’envisager de nombreuses combinaisons. Après la mise au point du protocole de synthèse, les caractérisations chimiques (taille, structure et compositions) ont permis de mettre en avant plusieurs systèmes à base de platine et de fer ainsi que de platine et d’or qui feront l’objet d’étude pour l’hadronthérapie. L’objectif est de faire de ces nouveaux polymères de coordination des nanoplateformes théranostiques alliant IRM et hadronthérapie. / Personal medicine is the future to treat cancer. To address this concern, researchers started to develop objects which can be effective for both diagnostic and treatment in a short time. A new domain has emerged: theranostic (therapy and diagnostic). Nanoparticles are a promising answer to this problematic. Synthesizing these objects implies to control size, morphology and chemical composition of the particles. Prussian blue analogues are coordination polymers with cyanide bridges which are considerable studied for their magnetic properties, but also for medical application. The size (nanometric), the porosity, the presence of water molecules and the high chemical versatility are the key argument to make Prussian blue good candidates as contrast agent for MRI. This network is also effective for photothermal therapy. Synthesis of Prussian blue doped with GdIII or MnII and study of the chemical and structural properties is one of the aspects developed during this thesis. Relaxivity and photothermal therapy performances have been measured. In order to conduct in vivo experiments, evolution of our nanoparticles in appropriate media have been evaluated which led to the development of an optimal system. During this thesis, new nanoparticles composed of heavy ions such as platinum or palladium, called cyanosols, have been elaborated to be used as radiosensitizers for hadrontherapy. Cyanosols are linked by cyanide bridge to other metallic ions. After the optimization of their synthesis, chemical characterization (size, structure and composition) was done to highlight some systems based, on platinum and iron as well as platinum and gold, which will be studied for hadrontherapy applications. The purpose of this future work is to create new theranostic nanoplatforms combining MRI and hadrontherapy.

La bis(phosphine) non symétrique Ph2P(CH2)2P(CH2OH)2 a été conçue et synthétisée afin d’imiter la tris(hydroxyméthyl)phosphine, une structure intéressante pouvant être utilisée en catalyse avec des métaux de transition car elle peut changer la sphère de coordination de ceux-ci. Si l’hydroxyméthylphosphine est liée à une donneur de diphénylphosphine possédant un pont éthane-1,2-diyl, ce dernier devrait permettre d’augmenter la stabilité du complexe à travers son effet chélatant, pour fournir un complexe mieux défini. Afin de comprendre l’origine de phénomènes indésirables provenant d’hydroxy-méthylphosphines, nous avons également synthétisé leurs analogues munis des fonctions bis(méthoxyméthyl)phosphine et aminométhylphosphines ainsi que les 2,6-dihydroxy-phosphinanes. Ces bis(phosphines) ont été utilisées pour former des complexes avec différents métaux de transition (Co(II), Ni(II), Ru(II), Rh(I), Pd(II), et Pt(II)). Il est à noter que des effets de liaisons hydrogènes ont sur la stéréochimie ont été observés, et que des arguments provenant de la littérature concernant la coordination d’hydroxyméthylphosphines ont été réfutés. Certains complexes possèdent également une activité cytotoxique importante envers des cellules cancéreuses humaines. Les ligands ont également été employés avec succès en catalyse, avec du rhodium pour réaliser des hydrogénations d’enamides et avec des métaux du groupe 10 pour effectuer l’hydro-phosphination du formol par PH3. / The non-symmetrical bis(phosphine) Ph2P(CH2)2¬P(CH2OH)2 was designed and synthesized as a mimic of tris(hydroxymethyl)phoshine; this structure is appealing for use in transition metal catalysis but is known to show unpredictable reactivity in transition metal coordination spheres. Having a hydroxymethylphosphine connected to a conventional diphenylphosphine donor with an ethane-1,2-diyl bridge should provide increased stability through the chelate effect and thus better-defined coordination complexes. To obtain data concerning the origin of the undesired acitivity of hydroxymethylphosphines, we also synthesized aprotic bis(methoxy) and aminomethylphosphine and cyclic dihydroxyphosphinane analogues of the non-symmetrical bis(phosphine). These bis(phosphines) have been used to form coordination complexes with a number of transition metals (Co(II), Ni(II), Ru(II), Rh(I), Pd(II), and Pt(II)). Significant hydrogen bonding influence on stereochemistry were observed and some arguments regarding hydroxymethylphosphine coordination in the literature were refuted. A selection of the complexes has also been shown to possess significant cytotoxic activity against a human cancer cell line. The ligands have also been employed successfully as ligands in two catalytic systems, viz. RhI catalysed hydrogenation and group 10 metal catalysed hydrophosphination of formaldehyde.

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Au cours de ce travail de thèse, la synthèse de nouveaux ligands mixtes combinant des fonctions de propriétés électroniques différentes (phosphores, amines, alcène, amidure, iminophosphorane) a été abordée. Leur chimie de coordination a été étudiée et certains complexes isolés ont été utilisés en catalyse (oligomérisation d'éthylène, hydrogénation par transfert d'hydrure).

Au cours des dernières décennies, de nombreux composés à activité anti-tumorale agissant sur des cibles thérapeuthiques variées ont été préparés. Parmi ceux-ci, les inhibiteurs de kinases ont démontré leurs activités et ont abouti à la mise sur le marché de nouveaux médicaments utilisés en oncologie. Ainsi, nous nous sommes intéressés à la préparation de nouveaux inhibiteurs de kinases compétitifs de l'ATP à motif indolin-2-one. Dans la première partie bibliographique, les trois grandes familles de kinases ainsi que leur régulation et leur implication dans divers processus cellulaires sont décrites. Ensuite, les principales familles d'inhibiteurs à motif indolin-2-one décrites dans la littérature sont détaillées. Enfin, une description des différentes familles d'inhibiteurs à motif indolin-2-one précédemment préparées au laboratoire ainsi que leur activité biologique est présentée. En tenant compte de ces résultats, la deuxième partie détaille l'étude de relation structure-activité qui a été poursuivie et a permis la préparation de quatre familles de composés : des isoindigos glycosylés acétylés, des 7'-azaisoindigos glycosylés acétylés, des indolin-2-ones substituées en position 3 par des chaînes latérales fonctionnalisées par un groupement alpha-amino-acides et un nouvel hétérocycle de type pyrrolo-alpha-carboline. Dans la dernière partie les activités antiprolifératives sur différentes lignées cellulaires cancéreuses des composés préparés dans le cadre de ce travail, ainsi que leur activité inhibitrice sur diverses kinases sont présentées.

The synthesis and coordination chemistry of eleven bridging ligands, eight of which are new compounds, are described. These ligands are all based on the tridentate terpyridyl system. The other metal ion binding sites of these ligands contain pyridine/bipyridine/pyrazole rings or amine/azamacrocycles domains. In these ligands, the two metal ion binding sites are differentiated by the number of atoms in each site, the configuration of the binding site or the types of donor atom that are present. This binding site differentiation allows to use the different coordination properties of the binding sites to control the regiochemistry of the complexation, ensuring that the correct metal ion is incorporated at the correct binding site in the ligand. Many of the complexes synthesised are mono-ruthenium(II) complexes where Ru(II) ions are situated in the terpyridyl sites of the ligands. These include heteroleptic Ru(II) complexes of the type [Ru(ttp)(L)]2+, where ttp is 4'-(p-tolyl)-2,2':6',2ʺ- terpyridine, and L is the bridging ligand. Reactions of the Ru(II) complexes with a range of metal ions including Co(III) ion have been investigated. The Ru(II) complexes can be classified into three main categories depending on the type of ligands that have been employed: (1) Ru(II) complexes which can react with Co(III) ions to form heterodinuclear Ru(II)-Co(III) complexes; (2) Ru(II) complexes which react only with Ag(I) ions and no other common metal ions that we have tried; (3) Ru(II) complexes with no detectable ability to coordinate other common metal ions. Following standard cobalt chemistry, some heterodinuclear Ru(II)-Co(III) complexes of the type [(ttp)Ru(cymt)Co(X)2]3+, where X = NO2 -, Cl-, and OH-, have been successfully prepared from the corresponding Ru(II) complexes. In these heterodinuclear complexes, anions such as NO2 -, Cl-, or OH- can be readily attached to the Co(III) ions. However, attachment of a neutral species such as en ligands to the Co(III) ions in the complexes proved to be more difficult. Reactions of heterodinuclear Ru(II)-Co(III) complexes with en ligands result in removal of the cobalt ions from the complexes. This is may be a result of a significant difference in the overall charges between the complexes with anionic and the complexes with neutral ligands (3+ vs 5+). Higher overall charge of the complexes when protonable ligands such as monodentate en are present, may destabilize the complexes even more. A combination of NMR spectroscopy, ESI-MS, UV-vis spectroscopy, elemental analysis, and X-ray crystallography has been used to characterise the ligands and their complexes. The crystal structures of one new ligand and sixteen complexes are described.

This thesis describes the preparation and characterisation of a number of homochiral coordination and metallosupramolecular assemblies. These species were formed from the reaction of chiral pyridine and quinoline containing ligands and metal ions. The combination of traditional coordination chemistry and supramolecular interactions led to a range of polymeric and network structures being formed. The ligands used in this thesis can be divided into two broad categories: alkaloids and ligands derived from them, and amino acid-based ligands. In the first category three new ligands were synthesized, and a variety of routes towards alkaloid-based homochiral ligands were investigated. The second category focused on three ligand motifs, and resulted in the preparation of 16 ligands. These two categories of ligands were reacted with a range of metal salts to investigate their coordination and supramolecular chemistry. The structure of twenty complexes was determined by single crystal X-ray crystallography. The complexes had a range of structures, with discrete and polymeric species being formed. Hydrogen bonding was an important feature in the supramolecular chemistry of the complexes, playing a different role in different series of complexes. Two chiral coordination polymers and one chiral coordination network were synthesized. All three of these structures possessed directionality to some degree: in the coordination network and one of the polymers the directionality is counterbalanced by the opposite directionality being present in the crystal, while the second coordination polymer is generated by the screw axis present and has a high degree of overall directionality.