The work is focused on the investigation of synthesis and structure of crystalline coordination networks by combining first a row transition metal ion with one anionic and one neutral bridging ligand. In the field of crystalline coordination networks, the goal is to synthesize porous 3D crystalline coordination networks with molecular sized cavities. The materials are characterized by XRD and TGA. It is important to understand the structural topologies to develop practical applications, such as gas storage, gas separation, and catalysis. The bi- and tetra-dentate flexible imidazole ligands, 9,10-bis(imidazol-1-ylmethyl)anthracene (Chapter 2) and 1, 2, 4, 5-tetrakis(imidazol-1ylmethyl)benzene (Chapter 3), are synthesized and used as linkers to construct 1D, 2D, and 3D crystalline coordination networks with cobalt(II) or zinc(II) cations and H3BTC anions under solvothermal conditions. Two 1D chain networks, [M(HBTC²⁻)(C₂₂H₁₈N₄)(H₂O)₂]•H₂O, are constructed from M(Zn(II) or Co(II)), H₃BTC, and 9,10-bis(imidazol-1-ylmethyl)anthracene (Compound 2.1 and 2.2). These two 1D zigzag chains are linked into infinite 2D sheets by inter-chain π•••π stacking and hydrogen bonding. ⁺ Two 2D and one 3D cobalt(II) coordination networks are constructed from the tetradentate imidazole ligand and H3BTC. Compound 3.1 has a 2D corrugated sheet structure that is linked by inter-layer π•••π stacking and hydrogen bonding. Compound 3.2 has a 2D sheet structure. These sheets are interconnected by hydrogen bonds at the free acid group of the HBTC²⁻ ligand. Compound 3.3 forms a two fold interpenetrated 3D network structure. Void spaces in the structure are filled with six water molecules. Six 3D cobalt (II) coordination networks are constructed with bidentate rigid imidazole containing neutral ligands, 1,4-bis(imidazol-1-yl)benzene(L1), 1,4-bis(imidazol-1-yl)naphthalene(L2), and 9,10-bis(imidazol-1-yl)anthracene(L3), and H₂BDC or H₃BTC anion (Chapter 4). In 4.1-4.3, L1-L3 affects on degree of interpenetrations constructed with H₂BDC ligand. In 4.1 and 4.2 are interpenetrating 3D networks with no accessible void space. In 4.3, void spaces of 3D networks are filled with 2D sheets. Compounds 4.4-4.6 are prepared by different concentrations of starting materials and different solvents. In 4.4-4.6, L3 serves as a pillar building block to construct 3D networks by applying with H₃BTC ligand. The solvent exchange experiment for 4.4 is further discussed. / Ph. D.

La protéine MDM2 lie la protéine suppresseur de tumeur p53 avec une grande affinité et module négativement son activité. Les Nutlins peuvent lier MDM2 en bloquant le compartiment de liaison pour p53 et ainsi activer la voie de p53 dans les cellules cancéreuses, menant à l'arrêt du cycle cellulaire et à l'apoptose. L'effet cytotoxique de la Nutlin a été confirmé dans différentes lignées tumorales du colon (HCT-116) portant un gène p53 sauvage, tandis qu'aucun effet n'est observé dans les cellules p53-/-. La Nutlin révèle un effet d'inhibiteur intermédiaire dans le clone HCT-116 p21-/-. Des analyses par FACS indiquent que la surexpression de p21 médiée par p53 active les voies pro-apoptotiques, tandis que l'action p21-indépendante du suppresseur de tumeur p53 détermine la mort cellulaire via la nécrose. La plupart des lignées cancéreuses traitées avec la Nutlin subissent un arrêt du cycle cellulaire en phases G1+G2. Cependant, un des clones HCT-116 montre un arrêt en phase G1. Des analyses par microarray ont été exécutées afin d'élucider les mécanismes moléculaires de l'action antiproliférative et cytotoxique de la Nutlin. Différents gènes impliqués dans le contrôle du cycle cellulaire et la prolifération cellulaire sont sous-exprimés, alors que certains gènes de la voie pro-apoptotique p53 sont sur-exprimés. La comparaison de l'expression génique des cellules HCT-116 bloquant en G1+G2 avec celles bloquant en G1 a indiqué une implication possible de plusieurs gènes régulateurs du cycle cellulaire. Nos résultats confirment le fort potentiel thérapeutique de la Nutlin pour les tumeurs préservant une p53 de type sauvage.

L'objectif de cette thèse a été de mettre au point l'introduction d'azoles en meso d'une porphyrine par couplage d'Ullmann; Divers azoles ont pu être introduit par cette méthode avec de bons rendements, par formation d'une liaison carbone-azote. il a même été possible avec certains azotes de réaliser des doubles couplages d'Ullmann, conduisant ainsi à des 5.15-diazolyle-porphyrines. De plus, ces même conditions réactionnelles ont été utilisées pour introduire un ou deux dérivés donneurs d'électrons (carbazole, phénoxazine, phénothiazine). L'introduction d'imidazole, de triazole et de benzimidazole en meso a permis, après alkylation, d'obtenir des précurseurs de carbènes N-hétérocycles (NHC). La coordination de deux équivalents de NHC sur un sel de palladium conduit à un dimère de porphyrines via coordination exocyclique. La géométrie de coordination trans-anti autour du palladium a été confirmée par l'obtention de la structure radiocristallographique de deux complexes. Les études par électrochimie de ces complexes ont révélé une communication interporphyrinique à l'état fondamental, mise en évidence par une succession de quatre vagues monoélectroniques en oxydation. / The purpose of this thesis was to functionalize the meso position of a porphyrinWith azoles using the Ullmann coupling. Various azoles were introduced with good yieldsby using this reaction, leading to the formation of a carbon-nitrogen bond. With someazoles a double Ullmann coupling was possible, resulting in the formation of 5,15-diazolyl-porphyrins. Moreover, the same conditions were used to introduce one ortwo electron-donating groups (carbazole, phenoxazine, phenothiazine). The insertionof imidazole, triazole and benzimidazole at the meso position allowed, afteralkylation, their use as N-heterocyclic carbene (NHC). Coordination of twoequivalents of NHC to a palladium salt led to a porphyrin dimer, as a bis-carbene complex. X-Ray structures revealed that the complex’s geometry was trans-anti. Electrochemistry studies of the various dimers showed interactions between the porphyrins, highlighted by four successive oxidation peaks.

Ce travail de thèse s'inscrit dans la continuité des travaux de recherche sur l'utilisation d'hétérocycles azotés pour l'élaboration de membranes échangeuses de protons pour piles à combustible de type PEMFC fonctionnant sous faible taux d'humidité relative (HR < 25 %) et à des températures allant jusqu'à 200 °C pour l'application automobile. Pour cela, trois nouveaux copolymères partiellement fluorés porteurs de trois groupements azole (imidazole, benzimidazole et 1H-1,2,4-triazole) ont été synthétisés et caractérisés. Ils ont ensuite été utilisés pour l'élaboration de membranes polymères (20 µm < épaisseurs < 100 µm) par mélange avec le s-PEEK. Ces membranes sont stables thermiquement jusqu'à 210 °C. Les trois séries de membranes ont été comparées et les meilleurs résultats de conductivité protonique ont été obtenus pour celles contenant le 1H-1,2,4-triazole (σ = 7,0 mS.cm-1, 140 °C, HR < 25 %). Les propriétés mécaniques de ces membranes ont été mesurées et ont montré des valeurs comparables à celles des principales membranes commerciales (de type Nafion®). Afin d'obtenir une meilleure structuration de ces membranes, une stratégie d'élaboration de pseudo réseaux semi-interpénétrés de s-PEEK dans un réseau polymère réticulé a été mise au point. Pour cela, de nouveaux terpolymères porteurs de groupements 1H-1,2,4-triazole et de groupements cyclocarbonate réticulables par la réaction cyclocarbonate / amine ont été synthétisés et caractérisés. Ces terpolymères ont été mélangés à du s-PEEK puis réticulés par une diamine pour former des pseudo réseaux semi-interpénétrés de faibles épaisseurs (20 µm < e < 60 µm) qui ont été caractérisés. Ces membranes à architecture pseudo réseaux semi-interpénétrés ont montré de meilleures propriétés mécaniques mais des valeurs de conductivité protonique légèrement inférieures à celles des membranes non réticulées. Enfin, les membranes réticulées ou non ont été dopées par l'acide phosphorique pour augmenter leurs valeurs de conductivité protonique. Des essais en mono-cellule de PAC de ces membranes dopées ont été effectués et ont montré de bonnes performances. Des estimations par extrapolations des résultats ont ensuite été effectuées à plus hautes températures (140 – 200 °C) et ont montré que les valeurs de conductivité protonique atteignent jusqu'à 210 et 250 mS.cm-1, à 180 et 200 °C, HR < 25 % (valeurs extrapolées). Ces valeurs extrapolées doivent être vérifiées par la réalisation de mesures de conductivité protonique à ces températures (140 – 200 °C). / This work concerns the syntheses and characterizations of new proton exchange polymer membranes containing N-heterocyclic compounds for PEMFC working under low relative humidity (HR < 25 %) and temperatures up to 200 °C for automotive applications. Three new partially fluorinated copolymers bearing different azole compounds (imidazole, benzimidazole or 1H-1,2,4-triazole) as pendant groups have been synthesized and characterized. Then, they have been used to synthesize blend polymer membranes with s-PEEK (20 µm < thickness < 100 µm) that showed thermal stabilities up to 210 °C. These new families of membranes have been compared and highest proton conductivity values have been observed for 1H-1,2,4-triazole containing membranes (σ = 7,0 mS.cm-1, 140 °C, HR < 25 %). Mechanical properties and oxidative stability of these membranes have been assessed and showed similar values than main commercially available membranes. To improve membranes structuration, pseudo semi-interpenetrating polymer networks have been synthesized. Thus, original cross-linkable terpolymers bearing 1H-1,2,4-triazole and cyclocabonate functions as pendant groups have been synthesized and blended with s-PEEK as linear polymer to synthesize new polymers membranes (20 µm < thickness < 60 µm). Cross-linking has been carried from the cyclocarbonate/diamine reaction to get pseudo semi-interpenetrated polymer networks. Finally, both pseudo semi-interpenetrated polymer networks and uncross-linked membranes were doped by immersion in phosphoric acid solution to increase proton conductivity of these materials. Single cell fuel cell tests have been carried out and showed good performances. High temperatures (140 – 180 °C) proton conductivity values of these doped membranes have been estimated from extrapolation curves and reached up to 210 and 250 mS.cm-1, at 180 and 200 °C, HR < 25 %, respectively (extrapolated values). Proton conductivity values should be assessed at these targeted temperatures (140 to 200 °C).

L’objectif de cette thèse était la synthèse de nouveaux pro-ligands NHC et de leurs complexes métalliques correspondants, en particulier de l’iridium. La tentative de trouver de nouvelles voies de synthèse de complexes NHC à partir des imidazole-2-thiones correspondants n’a pas donné les résultats attendus.Cependant, il a été possible de préparer des composés de coordination intéressants de ces imidazole-2-thiones : ainsi, un complexe de Bi a été préparé et a pu servir d’agent de transmétallation vers le Pd. De nouveaux proligands NHC de type « pince » et plusieurs de leurs complexes d’iridium ont été préparés. Plusieurs complexes de mercure portant ces ligands ont été synthétisés. De plus, une série de sels d’imidazolium portant des fonctionnalités potentiellement hémilables a été préparée et leur réactivité vis-à-vis de l’iridium étudiée. / The purpose of this thesis was the synthesis of novel pro-ligands to NHCs and their corresponding metal complexes, notably of iridium. While the attempt to find a new pathway to obtain NHC complexes starting from the corresponding imidazole-2-thiones did not yield the expected result, it was possible to obtain interesting coordination compounds from those imidazole-2-thiones themselves:A dinuclear Bi complex was prepared that served as an effective transmetallation agent toward Pd. Novel pincer-type NHC pro-ligands were obtained, and several iridium complexes of their corresponding NHC ligands were prepared. Furthermore, several mercury complexes of these ligands were synthesized. Finally, a series of imidazolium salts bearing potentially hemilabile functionalities were prepared and their reactivity toward Ir was studied.

Bien que présents dans l'organisme en quantités infinitésimales, les métaux de transition jouent un rôle physiologique essentiel. On les trouve généralement sous forme de chélates avec des coordinats biologiques de masse molaire élevée dont l'étude est particulièrement difficile. Il est cependant possible de modéliser les sites actifs de ces macromolécules à l'aide de petites molécules plus faciles à étudier. Nous avons synthétisé des pseudo-peptides à base d'histamine pour simuler les sites de coordination de protéines telles que la sérum albumine. Ces peptidoamines sont également intéressantes du fait de leur activité antioxydante. L'étude des propriétés complexantes de ces molécules vis-à-vis du Cu(II) et du Ni(II) a permis de mettre en évidence une variété de complexes parfois très différents par leur nature et leur stabilité. À partir de ces résultats, nous avons proposé la synthèse de nouveaux tensioactifs possédant des propriétés complexantes par greffage d'un chaîne hydrophobe sur des peptides contenant l'histidine. Les têtes polaires correspondent aux pseudo-peptides peptides ß-alanyl-histidine et glycyl-glycyl-histidine. Les concentrations micellaires critiques ont été déterminées par tensiométrie et fluorimétrie et les diagrammes de phase binaires ont été tracés. Les propriétés complexantes ont été démontrées et les diagrammes de répartition de espèces ont été déterminés à partir de molécules modèles à courte chaîne hydrophobe. Enfin des tensioactifs trimodulaires ont été préparés en greffant sur les molécules précédentes une partie de type polyoxyéthylène, pour augmenter l'hydrophilie.

<p>This thesis deals with the impact of hydrogen bonding on the properties of phenols. The possibility for tyrosine to form hydrogen bonds to other amino acids has been found to be important for its function as an electron transfer mediator in a number of important redox enzymes. This study has focused on modeling the function of tyrosine in Photosystem II, a crucial enzyme in the photosynthetic pathway of green plants.</p><p>Hydrogen bonds between phenol and amines in both inter- and intramolecular systems have been studied with quantum chemical calculations and also in some solid-state structures involving phenol and imidazole.</p><p>Different phenols linked to amines have been synthesized and their possibilities of forming intra- and intermolecular hydrogen bonds have been studied as well as the thermodynamics and kinetics of the generation of phenoxyl radicals via oxidation reactions.</p><p>Since carboxylates may in principle act as hydrogen bond acceptors in a manner similar to imidazole, proton coupled electron transfer has also been studied for a few phenols intramolecularly hydrogen bonded to carboxylates with the aim to elucidate the mechanism for oxidation. Electron transfer in a new linked phenol—ruthenium(II)trisbipyridine complex was studied as well.</p><p>The knowledge is important for the ultimate goal of the project, which is to transform solar energy into a fuel by an artificial mimic of the natural photosynthetic apparatus</p>

In this thesis, the paper is divided into 2 parts, each corresponding to 2 individual projects. We started with looking into the synthesis of 3-coordinate palladium complexes incorporating a nacnac ligated system for academic interest. We utilized [{2,6-iPr2Ph)2nacnac}PdCl]2 as the precursor into synthesizing these 3-coordinate palladium complexes. Through many failed attempts of manipulating different substrates, we were able to synthesize a 4-coordinate [{(2,6-iPr2Ph)2nacnacPdCl}(NH2Ph)]. The second project deals with the application of dibromobis(1,1'-dibenzyl-3,3'-methylenediimidazolin-2,2'-diylidene)dicopper(I) complex to catalysis. We decided to focus our attentions specifically on carbonyl reduction of ketones being that hydrosilations with copper catalysts have only been recently looked at. The dibromobis(1,1'-dibenzyl-3,3'-methylenediimidazolin-2,2'-diylidene)dicopper(I) complex proved to be very effective at hydrosilations of a wide variety of ketones at high temperatures. We further investigated the scope of the dibromobis(1,1'-dibenzyl-3,3'-methylenediimidazolin-2,2'-diylidene)dicopper(I) catalyst by testing it on the arylation and alkylation of imidazole. The arylation of imidazole showed little to no conversion, whereas the alkylation proved to be quite active for both alkyl bromides and chlorides. We also looked at the attempts in synthesizing bulkier analogues of dibromobis(1,1'-dibenzyl-3,3'-methylenediimidazolin-2,2'-diylidene)dicopper(I) by varying the benzyl groups to 2,6-diisopropylphenyl and mesityl groups. However, results show that there were difficulties in coordinating these bulkier ligands onto copper. Optimization of complexing bulkier ligands onto copper needs to be conducted before one can proceed onto further reactions.

Imidazole was reacted with 3,1-tetrakis (N-phenlyacetamidato) dirhodium (II) to explore the chemistry of asymmetric dirhodium catalysts. The imidazolo 3,1-tetrakis (Nphenlyacetamidato) dirhodium (II) complex was synthesized and then characterized by Nuclear Magnetic Resonance and Ultraviolet-Visible spectroscopies as well as by single crystal X-ray Diffraction. Additionally, one copper and two molybdenum model cofactors were characterized by XRD to better understand their structure/function relationships. NMR results gave evidence of the formation of the 3,1-imidazole complex, and UV-Vis indicated that even in large excess imidazole was coordinated only to one axial site. The structure of the 3,1-imidazole complex was confirmed by XRD with the following refinement indicators: R1: 3.97%, wR2: 9.27%, GooF: 1.036. Model cofactors were also characterized by XRD and resulted in the following refinement indicators for Mo-1: R1: 4.27%, wR2: 9.15%, GooF: 1.074; for Cu-1: R1: 10.10%, wR2: 22.60%, GooF: 0.991, and for Mo-2: R1: 17.75%, wR2: 46.08%, GooF: 0.954.

<p>This thesis deals with the peroxyoxalate chemiluminescence (POCL) reaction and its application as a detection technique in flow systems for chemical analysis. Particularly, miniaturized flow systems aimed for separation of molecules. In such systems, a high light intensity and a rapid development of the emission are the desired reaction characteristics, for reasons discussed in this text. The work tries to develop an understanding of the chemical processes involved in POCL, with special emphasis to the species favoring or hindering a rapid light evolution. Hence, is the focus placed on the nature of catalysis and the desired properties of substances acting as catalysts in this reaction. Consequently, the scientific papers on which this work is founded includes both systematic stopped-flow studies of catalyst candidates and of the causes for diminished light emission. In addition, multivariate strategies for reaction optimization in practical analysis situations are treated, and the application of the POCL technique to detection of serum-extracted neuroactive steroids, derivatized with fluorescent moieties, is presented.</p><p>From the experiments in this thesis it is clear nucleophilic catalysts are the most efficient enhancing compounds, which means that they must possess a carefully balanced characteristics of nucleophilicity, leaving group ability, and basicity. The investigations also conclude that the feature of basicity efficiently can be delegated to a non-nucleophilic co-catalyst, which allow the use of nucleophilic catalysts that need to be deprotonated to be active. This thesis also shows the importance of minimizing the amount of competing nucleophiles at the site of reaction to maintain the emission. This implies that also solvents and buffer substances should be carefully chosen not to interfere with the emission process.</p><p>The most promising combination of catalysts found in this work was 4,5- dichloroimidazole together with 1,2,2,6,6-pentamethylpiperidne. This arrangement was capable of speeding the reaction more than tenfold while increasing the maximum emission intensity by about the same factor.</p>