Synthesis and characterization of molecular machines based on porphyrins

A l’heure actuelle, le développement et la conception de machines moléculaires sont d’un intérêt grandissant. Le défi majeur dans ce domaine est d’arriver à contrôler la direction du mouvement induit. Aussi, le but de ce travail de thèse a été la conception de différentes machines moléculaires basées sur des porphyrines et présentant plusieurs sites d’interaction ou stations différenciés. Dans une première partie, la synthèse et l’étude, principalement par spectroscopie RMN, de tourniquets moléculaires basés sur des porphyrines d’étain (IV) à anse sont décrites. Les différents états « ouvert » et « fermé » caractérisés ainsi que l’étude du processus d’« ouverture-fermeture » ainsi que des tentatives de changement du site de coordination sont décrits. La seconde partie traite de la synthèse de porphyrines pontées, servant également de modèle pour la conception de machines moléculaire, où cette fois l’anse est directement attachée de façon covalente à la porphyrine. L’utilisation de telles architectures permet de surmonter les problèmes de stabilité rencontrés avec les porphyrines d’étain (IV). Ainsi, différentes porphyrines pontées ont été synthétisées et il a été démontré que, comme dans le cas des tourniquets moléculaires, différents états « ouvert » et « fermé » peuvent être atteints et caractérisés.The development of molecular machines is a topic of current interest. The main challenge in this area is to impose the directionality of the movement. Also, the aim of this thesis is the development of new porphyrins based rotary molecular machines bearing at their periphery different recognition sites. In a first part, we describe the synthesis and the study, mainly by NMR spectroscopy, of several tin (IV) handle-porphyrin based molecular turnstiles. The “opened” and “closed” states are characterized and different studies dealing with the “opening-closing” process and the switch between one station to another are performed and discussed. In the second part, we introduce a new type of motor based on bridged-porphyrin. In this case, the rotor is directly attached through a covalent bond to the porphyrin backbone. This type of architectures is developed in order to avoid the collapse of the system due to the low stability of the Sn-O bond in acidic media. Different bridged porphyrins were synthesized and, as for the molecular turnstiles, different “opened” and “closed” states could be reached and characterized