Il existe, aujourd'hui, de nombreuses et efficaces méthodes de caractérisation structurale tridimensionnelle de composés biologiques en phase condensée (RMN, diffraction des rayons X ou dichroïsme circulaire). Depuis une dizaine d'années, ce champ d'études s'est étendu à la phase gazeuse. Ce travail s'inscrit dans ce contexte et concerne le rôle structurant de Na+ sur les acides aminés Gly et Pro et sur des oligo-peptides de Gly et Ala, en combinant approches théoriques et expérimentales de spectroscopie infrarouge d'ions gazeux par dissociation multiphotonique (IRMPD) couplée à la spectrométrie de masse. Les spectres IRMPD expérimentaux des complexes sodiés d'acide aminé, nous ont permis d'identifier la présence exclusive de la forme zwitterionique dans le cas de Pro-Na+ et la présence de la forme non-zwitterionique dans le cas de Gly-Na+, conformément aux résultats de chimie quantique. Ainsi nous avons fourni la première démonstration directe de la présence d'un zwitterion d'acide aminé en phase gazeuse. Il s'agissait des premiers spectres infrarouge d'ions biologiques en phase gazeuse. L'étude théorique des complexes Glyn-Na+ et Alan-Na+ a montré que, pour n<=5, les conformères de plus basse énergie maximisent l'interaction électrostatique du métal avec les n groupements carbonyles, avec ou sans l'amine terminale. Ce comportement a été confirmé d'une part, par des expériences de spectroscopie IRMPD pour n=2,3 et d'autre part, par la détermination des énergies de liaison de ces complexes par la méthode cinétique de Cooks (n=2-4). Pour l'étude théorique de Glyn-Na+, 5<=n<=10, nous avons couplé des recherches conformationnelles Monte-Carlo basées sur des calculs de champ de forces AMBER, à des optimisations par calculs de type ri-BLYP utilisant l'approximation "résolution de l'identité". Cette approche a permis d'explorer en détail des sur! faces de potentiel très complexes. On peut distinguer deux classes limites de conformères, celle où le peptide est globulaire et celle où il adopte une conformation en hélice alpha ou 310. Nous avons montré que les structures les plus basses en énergie présentent le plus souvent une complexation tétradentate avec une forte auto-solvatation. Ces structures sont toutes globulaires pour n<10. Dans le cas de Gly10-Na+, le conformère le plus bas en énergie a une structure globulaire autour du sodium et un domaine de cinq résidus en hélice 310.

Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico / This work describes the synthesis and structural analysis of different kinds of tellurium based compounds, depicting the preparation of zwitterions, coordination polymers and also heteronuclear complexes, using 4-ditellurobispyridine (4) and N , N , N , N -tetraethyl-N,N -pyridine-2,6-dicarbonyl-bis(thiourea) (12) as starting materials. These ligands are able to form complexes with tellurium allowing the simultaneous coordination of transition metals, producing novel compounds. The materials were characterized by single crystal X-ray diffraction, vibrational spectroscopy and 1H and 125Te nuclear magnetic resonance (when applicable). The methodology using the ligand 12 provided the preparation of three different classes of compounds: complexes with inorganic tellurium, complexes with organic derivatives of tellurium and tellurium based complexes with transition metals. The later ones are the most interesting owing the selectivity of the ligand, that coordinates to tellurium just with the softer site (sulfur atom), leaving the other donor atoms free to coordinate to another metallic center. / Este trabalho apresenta a síntese e a análise estrutural de diferentes classes de complexos derivados de telúrio, com a obtenção de zwitterions, polímeros de coordenação, e também, complexos heteronucleares, a partir de ditelureto de bis-4-piridila (4) e do ligante N , N , N , N -tetraetil-N,N -piridina-2,6- dicarbonil-bis(tioureia) (12). Os ligantes utilizados neste trabalho são capazes de formar complexos com telúrio permitindo a coordenação simultânea de metais de transição, de tal modo que as metodologias de síntese empregadas são capazes de fornecer compostos inéditos na literatura. Os materiais foram caracterizados por difração de raios-X em monocristal, espectroscopia no infravermelho, análise elementar, e ressonância magnética nuclear de 1H e de 125Te nos exemplos em que as técnicas são aplicáveis. As metodologias envolvendo o ligante 12 permitiram a obtenção de três classes distintas de compostos: complexos com telúrio inorgânico, com derivados orgânicos de telúrio e complexos em combinação com metais de transição. Os complexos envolvendo metais de transição têm especial destaque, pois o ligante 12 mostrou excelente seletividade, ocorrendo a coordenação ao átomo de telúrio exclusivamente pelo sítio macio (átomo de enxofre), deixando os outros sítios doadores livres para coordenação com outro centro metálico.

<p>Controlling the surface chemistry of 2D materials is critical for the development of next generation applications including nanoelectronics and organic photovoltaics (OPVs). Further, next generation nanoelectronics devices require very specific 2D patterns of conductors and insulators with prescribed connectivity and repeating patterns less than 10 nm. However, both top-down and bottom-up approaches currently used lack the ability to pattern materials with sub 10-nm precision over large scales. Nevertheless, a class of monolayer chemistry offers a way to solve this problem through controlled long-range ordering with superior sub-10 nm patterning resolution. Graphene is most often functionalized noncovalently, which preserves most of its intrinsic properties (<i>i.e.,</i> electronic conductivity) and allows spatial modulation of the surface. Phospholipids such as 1,2-bis(10,12-tricsadiynoyl)-<i>sn­</i>-glycero-3-phosphoethanolamine (diyne PE) form lying down lamellar phases on graphene where both the hydrophilic head and hydrophobic tail are exposed to the interface and resemble a repeating cross section of the cell membrane. Phospholipid is made up of a complex headgroup structure and strong headgroup dipole which allows for a diverse range of chemistry and docking of objects to occur at the nonpolar membrane, these principals are equally as important at the nonpolar interface of 2D materials. A key component in the development of nanoelectronics is the integration of inorganic nanocrystals such as nanowires into materials at the wafer scale. Nanocrystals can be integrated into materials through templated growth on to surface of interest as well as through assembly processes (i.e. interfacial adsorption). </p> <p>In this work, I have demonstrated that gold nanowires (AuNWs) can be templated on striped phospholipid monolayers, which have an orientable headgroup dipoles that can order and straighten flexible 2-nm diameter AuNWs with wire lengths of ~1 µm. While AuNWs in solution experience bundling effects due to depletion attraction interactions, wires adsorb to the surface in a well separated fashion with wire-wire distances (e.g. 14 or 21 nm) matching multiples of the PE template pitch. This suggests repulsive interactions between wires upon interaction with dipole arrays on the surface. Although the reaction and templating of AuNWs is completed in a nonpolar environment (cyclohexane), the ordering of wires varies based on the hydration of the PE template in the presence of excess oleylamine, which forms hemicylindrical micelles around the hydrated headgroups protecting the polar environment. Results suggest that PE template experience membrane-mimetic dipole orientation behaviors, which in turn influences the orientation and ordering of objects in a nonpolar environment.</p> <p>Another promising material for bottom-up device applications is MoS₂substrates due to their useful electronic properties. However, being able to control the surface chemistry of different materials, like MoS₂, is relatively understudied, resulting in very limited examples of MoS₂substrates used in bottom-up approaches for nanoelectronics devices. Diyne PE templates adsorb on to MoS₂­in an edge-on conformation in which the alkyl tails stack on top of each other increasing the overall stability of the monolayer. A decrease in lateral spacing results in high local concentrations of orientable headgroups dipoles along with stacked tails which could affect the interactions and adsorption of inorganic materials (i.e. AuNW) at the interface. </p> <p>Here, I show that both diyne PE/HOPG and diyne PE/MoS₂ substrates can template AuNW of various lengths with long range ordering over areas up to 100 µm². Wires on both substrates experience repulsive interactions upon contact with the headgroup dipole arrays resulting in wire-wire distances greater than the template pitch (7 nm). As the wire length is shortened the measured distance between wires become smaller eventually resulting in tight packed ribbon phases. Wires within these ribbon phases have wire-wire distances equal to the template. Ribbon phases occur on diyne PE/HOPG substrates when the wire length is ~50 nm, whereas wire below ~600 nm produce ribbon phases on diyne PE/MoS_2­substrates. </p> <p>Another important aspect to future scientific development is the catalysis of organic reactions, specifically oxygenation of organic sulfides. Sulfide oxygenation is important for applications such as medicinal chemistry, petroleum desulfurization, and nerve agent detoxification. Both reaction rates and the use of inexpensive oxidants and catalysts are important for practical applications. Hydrogen peroxide and <i>tert</i>-butyl hydroperoxide are ideal oxidants due to being cost efficient and environmentally friendly. Hydrogen peroxide can be activated through transition metal base homogeneous catalysts. Some of the most common catalysts are homo- and hetero-polyoxometalates (POMs) due their chemical robustness. Heptamolybdate [Mo₇O₂₄]^6-is a member of the isopolymolybdate family and its ammonium salt is commercially available and low in cost.²² Heteropolyoxometalates have been widely studied as a catalyst for oxygenation reactions whereas heptamolybdate has been rarely studied in oxygenation reactions. </p> <p> Here I report sulfide oxygenation activity of both heptamolybdate and its peroxo derivate [Mo₇O₂₂(O₂)₂]^6-. Sulfide oxygenation of methyl phenyl sulfide (MPS) by H₂O₂to sulfoxide and sulfone occurs rapidly with 100 % utility of H₂O₂ in the presence of [Mo₇O₂₂(O₂)₂]^6-, suggesting the peroxo adduct is an efficient catalyst. However, heptamolybdate is a faster catalyst compared to [Mo₇O₂₂(O₂)₂]^6- for MPS oxygenation and all other sulfides tested under identical conditions. Pseudo-first order <i>k</i>_cat constants from initial rate kinetics show that [Mo₇O₂₄]^6-catalyzes sulfide oxygenation faster. The significant difference in the <i>k</i>_cat suggests differences in the active catalytic species, which was characterized by both UV-Vis and electrospray ionization mass spectrometry. ESI-MS suggest that the active intermediate of [Mo₇O₂₄]^6-under catalytic reaction conditions for sulfide oxygenation by H₂O₂ is [Mo₂O₁₁]^2-. These results show that heptamolybdate is a highly efficient catalyst for H₂O₂oxygenation of organic sulfides.</p>

La chimie supramoléculaire est un domaine qui porte sur l’étude des interactions<p>faibles entre molécules. Ces interactions sont très répandues dans les systèmes naturels et de<p>nombreux récepteurs moléculaires synthétiques ont été développés, soit pour un apport<p>théorique à la compréhension de ces processus de reconnaissance, soit pour d’éventuelles<p>applications en biologie ou en chimie analytique par exemple.<p>Les calix[6]arènes sont des composés intéressants pour la reconnaissance moléculaire.<p>Ils possèdent une cavité idéale pour l’inclusion de petites molécules et peuvent être modifiés<p>par l’ajout de divers motifs de reconnaissance. Le premier calix[6]crypturée préalablement<p>étudié au sein du Laboratoire de Chimie Organique est un récepteur dont la cavité aromatique<p>est juxtaposée à un motif de reconnaissance pour anions. Ce dernier est composé d’un<p>chapeau à base de tren (tris(2-aminoéthyl)amine) portant trois groupes urée. Ce récepteur<p>possède notamment une forte sélectivité pour le chlorure et une forte affinité pour les paires<p>d’ions organiques de type chlorure d’ammonium, dans un solvant apolaire (CDCl3).<p>Cependant, ces propriétés de reconnaissance sont beaucoup plus limitées dans un solvant<p>protique (CD3OD), ce qui restreint les éventuelles applications. L’objectif de ces travaux a été<p>de synthétiser de nouveaux dérivés avec une modification autour du site tris-urée pour<p>renforcer les propriétés de reconnaissance, notamment en milieu protique.<p>La première stratégie a consisté à agrandir le chapeau cryptant reliant les trois groupes<p>urée. Trois modes différents de complexation d’ammonium intra-cavitaire ont été mis en<p>évidence dans un solvant apolaire, dont deux sont remarquables. Avec un anion peu<p>coordinant (le picrate), le récepteur protoné inclut l’ammonium selon un processus<p>allostérique pour donner un complexe dicationique. Avec la protonation du récepteur et un<p>anion dichargé (SO4<p>2-), l’inclusion de l’ammonium constitue un complexe cascade, stable en<p>milieu protique.<p>La deuxième stratégie a consisté à supprimer les groupes méthyle du petit col<p>calixarénique via une réaction de déméthylation sélective pour obtenir le calix[6]crypturée<p>1,3,5-trishydroxyle. Dans un solvant apolaire, ce récepteur a montré une plus forte sélectivité<p>pour la complexation de paires d’ions par rapport à la complexation d’anions, permettant par<p>exemple de complexer le chlorhydrate de O,O-diméthyldopamine.<p>La troisième stratégie a été de synthétiser le calix[6]cryptothiourée, un récepteur dont<p>le chapeau comporte trois groupes thiourée. Cette modification structurale a fortement<p>renforcé la complexation d’anions mais n’a pas favorisé la complexation de paires d’ions dans<p>un solvant protique.<p>Enfin, la complexation de zwittérions a été testée sur l’ensemble de ces récepteurs et le<p>calix[6]cryptothiourée s’est avéré être un remarquable complexant de la B-alanine bétaïne.<p>Dans un mélange protique (CD3OD/CDCl3 1:1) la constante d’association est élevée (K ≈ 104<p>M-1) et supérieure d’au moins trois ordres de grandeur par rapport aux autres zwittérions<p>testés. C’est à notre connaissance un des rares récepteurs de bétaïnes et le premier à être<p>sélectif pour la B-alanine bétaïne. Enfin, le biomimétisme du mode de reconnaissance a été<p>montré par comparaison avec une protéine transporteur de bétaïne (Corynebacterium<p>glutamicum). / Doctorat en sciences, Spécialisation chimie / info:eu-repo/semantics/nonPublished

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