Mouvements moléculaires dans des caténanes et rotaxanes : Composés en solution et systèmes immobilisés
Institution:
Université Louis Pasteur (Strasbourg) (1971-2008)Disciplines:
Directors:
Abstract EN:
To develop organised systems at the molecular level which are able to stock and code information, as in the sophisticated molecular machines in the natural systems, is an attractive challenge for chemists. Molecular architectures containing interlocking rings (catenanes) or rings threaded on a acyclic fragments (rotaxanes) are the ideal precursors for molecular machines because mechanical links guarantee the cohesion of their constitutive elements. The three-dimensional matrix effect of CuI was used to synthesise two [3]-rotaxanes containing a disulfide bridge in order to deposit them on a gold surface. The [3]-rotaxanes were studied in solution and adsorbed on a gold electrode by cyclic voltametry. These studies have shown the stability of the adsorbed monolayers and the gliding motion of the wheels around the axle was observed, in solution. In a second part, we studied the constitutive elements of a molecular assembly, which are able to be triggered by a pH variation. We were interested in the use of square planar complexes of PdII (associated with a terpyridine). The coordination behaviour of some monodentate ligands (amines and aromatic imines) has been investigated. Two monodentate-containing threads were synthesised and their coordination behaviour was studied on a terpyridine-incorporating macrocyclic PdII complex. A pseudo-rotaxane has been prepared. In a third part, a disymetrical [2]-catenane has been synthesised using a 5-coordinated metal centre (ZnII) as template. One of the two rings contains a terdentate ligand (terpyridine) and the other one incorporates a bidentate chelate (phenanthroline). Complexation studies using this new pentacoordinating catenane were carried out with FeII and CuII. Finally, a disymetrical [2]-catenane in which the coordination geometry is octahedral was constructed around a FeII-bisterpyridine fragment and the free hexacoordinating ligand was achieved.
Abstract FR:
Le développement de systèmes organisés à l'échelle moléculaire, capables de coder l'information comme dans les machines moléculaires sophistiquées des systèmes naturels, constitue un défi pour les chimistes. Les composés comprenant des anneaux entrelacés ou des anneaux enfilés sur des fragments acycliques sont des précurseurs idéaux de machines moléculaires car des liens mécaniques assurent la cohésion de leurs éléments constitutifs. L'effet de matrice tridimensionnelle du CuI a permis de synthétiser deux [3]-rotaxanes incorporant un pont disulfure permettant leur ancrage sur une surface d'or. Ces [3]-rotaxanes ont été étudiés en solution et adsorbés sur une électrode d'or par des études de voltamétrie cyclique. Ces études ont mis en évidence la stabilité des monocouches obtenues pour les espèces adsorbées et un mouvement d'oscillation des anneaux du rotaxane autour du fil moléculaire, pour l'espèce en solution. Nous avons ensuite étudié les éléments constitutifs d'un assemblage moléculaire susceptible d'être activé par une variation de pH. Nous nous sommes intéressés aux complexes carré plan de PdII associés à une terpyridine. Les propriétés coordinantes de différents ligands monodentates, amines et imines aromatiques, ont été étudiés. Deux fils moléculaires incorporant ces unités monodentates ont été synthétisés et leur coordination sur un complexe macrocyclique terpyridinique de PdII étudiée. Un pseudo-rotaxane a pu être préparé. Dans une troisième partie, un [2]-caténane disymétrique a été synthétisé, utilisant un métal template pentavalent (ZnII). Un des deux anneaux contient un ligand terdentate (terpyridine), l'autre un chélate bidentate (phénanthroline). Ce caténane a pu être démétallé, et les propriétés de coordination du ligand libre pentacoordinant étudiées. Enfin, un [2]-caténane dissymétrique de géométrie de coordination octaédrique cette fois-ci, construit autour d'un fragment FeII-bisterpyridine, a été préparé et le ligand libre hexacoordinant obtenu.