Soutenance mémoire
Les phénols sont des composés importants biologiquement et du point de vue de l’environnement .Non seulement ils possèdent d’importantes fonctions physiologiques et certaines activités pharmaceutiques,mais ils peuvent encore influencer la saveur de certaines boissons .D’autres composés phénoliques sont utilisés pour le tannage ,en cosmétique,dans l’industrie organique (fabrication de matières plastiques,produits pharmaceutiques,explosifs…) ,ainsi que pour le développement photo, ce qui en fait d’importants polluants potentiels de l’environnement Les relations structure/Retention quantitatives, désignées par l’abréviation QSRR (Quantitave Structure/Retention Relationships), très utilisées depuis une vingtaine d’années, constituent des modèles mathématiques pour l’approximation des relations, souvent complexes, entre la structure caractérisée par des descripteurs moléculaires, et les propriétés physico-chimiques des composés. Les techniques les plus courantes pour établir des modèles QSRR utilisent l’analyse de régression (régression multilinéaire : MLR; projection des structures latentes par les moindres carrés partiels : PLS ), les réseaux neuronaux RNA, et les méthodes de classification. Des logiciels informatiques spécialisés permettent le calcul de plus de 3000 descripteurs moléculaires appartenant à différentes classes. Plutôt que de rechercher à expliquer la variable dépendante (propriété physique considérée) par tous les régresseurs (descripteurs moléculaires), on peut chercher seulement un ensemble réduit de régresseurs qui donne une reconstitution aussi satisfaisante de la variable à expliquer. Parmi les stratégies mises en œuvre pour la sélection d’un ensemble limité de variables explicatives, on peut citer : les méthodes de pas à pas, ainsi que les algorithmes évolutifs et génétiques.
Phénols
Définitions
On appelle phénols les dérivés hydroxylés du benzène et des hydrocarbures aromatiques, dans lesquels le groupe OH est lié à un atome de carbone du cycle benzénique. Les dérivés polyhydroxylés sont appelés polyphénols. Rappelons que chez les alcools le groupe OH est lié à un atome.
Nomenclature
Ils sont nommés comme des phénols substitués. Le numéro le plus petit est affecté à l’atome de carbone porteur du groupe -OH.
Origine/fabrication
Ce sont des alcools aromatiques qui proviennent des végétaux. Les phénols simples, déchets du métabolisme végétal, sont assemblés en polyphénols comme la lignine. Les composés phénoliques définissent un ensemble de substances que l’on a appelées pendant longtemps » matières tannoïques » d’une façon générale et imprécise parce qu’on ne connaissait pas, avec suffisamment de précision, la nature de ces substances. Il y a quatre principales familles de composés phénoliques : les acides phénols, les flavones, les anthocyanes les tanins .
Dans le groupe des phénols, les crésols et la substance mère elle-même sont le principal composé, mais il convient également de mentionner le thymol, les naphtols, la phénophtaléine, le trichlorophénol et le pentachlorophénol. Les composés naturels tels que la pyrocatéchine, le gayacol et leurs dérivés n’ont pas d’effets toxicologiques significatifs. L’un des dérivés de la pyrocatéchine, l’adrénaline, est bien connu. Le phénol est présent à l’état naturel dans le bois et les aiguilles de pin, dans l’urine des herbivores (sulfate phénolique) et dans le goudron de houille. Les phénols monovalents forment dans la nature de nombreuses substances odorantes (par exemple vanille, thymol dans le thym, carvacrol, zingivérone dans le gingembre, aldéhyde salicylique). Parmi les phénols polyvalents de synthèse, l’hexachlorophène est particulièrement toxique. Le phénol est obtenu par distillation du goudron de houille (sel. RÖMPP 1983, 1 t de houille permet d’obtenir env. 0,25 kg de phénol). Cependant, la méthode de synthèse qui prévaut à l’heure actuelle est la dissociation de l’hydroperoxyde de cumène, avec comme sous-produit l’acétone. Du phénol est aussi parfois produit à partir du benzène en passant par l’acide sulfonique de benzène ou par le chlorobenzène. Des émissions sont produites par la combustion incomplète d’essence et de goudron de houille, dans les effluents Pathologie/toxicologie Le phénol est utilisé pour la fabrication de produits tels que résines synthétiques, colorants, produits pharmaceutique.
Propriétés des phénols
Propriétés physiques
Structure de la molécule de phénol
L’énergie de résonance évaluée grâce à la réaction d’hydrogénation vaut 167 kJ.mol1 . Elle est donc plus élevée que pour le benzène (150 kJ.mol-1). On interprète ce résultat par la participation d’un doublet non liant de l’atome d’oxygène à la résonance. Les mesures aux rayons X montrent que la molécule est plane ce qui autorise une délocalisation maximale. Cette participation à la délocalisation électronique se traduit aussi par le raccourcissement de la longueur de la liaison C-O et par l’augmentation de l’énergie de cette liaison par rapport à celle d’un alcool comme le cyclohexanol.
Constantes physiques
Les températures de changement d’état des phénols sont plus élevées que celle des hydrocarbures de même masse molaire. On l’interprète par le fait que ces composés sont associés par liaison hydrogène intermoléculaire. Le phénol lui même est un solide à la température ordinaire.
Spectroscopie infrarouge
• En solution dans un solvant apolaire, on observe un pic fin à 3610 cm-1. Il s’agit de la vibration d’élongation de la liaison O-H libre.
• Pour le composé pur, on observe une bande large 3200 cm-1 < σ < 3400 cm-1. Il s’agit des liaisons O-H associées par liaison hydrogène intermoléculaire.
Certains composés polyfonctionnels comme le 2-hydroxybenzaldéhyde (salicylaldéhyde) possèdent une liaison hydrogène intramoléculaire (σ # 3480 cm-1). Ce type de liaison se distingue facilement d’une liaison intermoléculaire. En effet, un tel pic n’est pas affecté lors de la dilution du composé dans un solvant inerte comme CCl4.
Spectroscopie UV-Visible
Le phénol absorbe dans l’ultraviolet. Ses solutions sont incolores. La déprotonation et le passage à l’ion phénolate provoquent un effet bathochrome (déplacement de la bande d’absorption vers les grandes longueurs d’onde) et hyperchrome (renforcement de l’intensité de l’absorption).
Le nitrophénol possède une bande d’absorption centrée à 270 nm. Il absorbe dans l’ultraviolet et il est incolore. Par addition de soude il est transformé quantitativement en sa base conjuguée : l’ion nitrophénolate qui absorbe dans le visible λ m # 400 nm et qui possède une couleur jaune. De ce fait, le système nitrophénol – ion nitrophénolate est utilisé comme indicateur coloré acido-basique.
Propriétés chimiques
Les molécules aromatiques ont toutes un potentiel anti-microbien et anti-toxique. Elles normalisent le terrain humoral et sont vitalisantes. Elles favorisent le drainage ; toutefois, elles ont un rôle faible en tant que draineur. Il vaut mieux dans ces cas-là utiliser les plantes sous une autre forme : en plante fraîche, en teinture-mère ou en extrait fluide. Les phénols ont les propriétés suivantes : toniques et stimulantes : ces molécules aromatiques soutiennent le travail du corps, et lui donnent les moyens d’être plus opérationnel ; elles le nourrissent. Elles sont anti-infectieuses à large champ d’action, elles sont capables de tuer tous les germes. Immuno-stimulantes, elles relèvent les globulines. Hyperthermisantes, elles font monter la chaleur du corps. Elles sont aussi antispasmodiques, ainsi l’eugénol que l’on trouve dans le clou de girofle.
Oxydation
L’oxydation du phénol peut avoir lieu sous l’action de très nombreux oxydants : Fe3+, O2, etc. symbolisés par [O]. Elle conduit à la formation de radicaux phénoxyles relativement stables, qui évoluent pour donner par couplage des produits complexes souvent colorés, dont la structure est mal définie. C’est la raison pour laquelle les récipients contenant du phénol doivent être soigneusement conservés à l’abri de l’air.
Propriétés acido-basiques
Les phénols sont plus acides que les alcools. En effet, un ion phénolate est stabilisé par résonance et est plus stable qu’un ion alcoolate. En effet, lors de la prise du proton groupement hydroxyle, le doublet électronique est partagé sur quatre carbones; ainsi, la charge est délocalisée sur autant de carbones et l’ion est beaucoup plus stable que sur un alcool où la charge négative serait trop importante et s’approprierait le proton laissé immédiatement après. Cet acide est toutefois un acide relativement faible; en conséquence, sa base conjuguée, l’ion phénolate, est une base très forte.
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Table des matières
INTRODUCTION GENERALE
GENERALITES
CHAPITRE I APPROCHE EXTRATHERMODYNAMIQUE
I – RELATIONS EXTRATHERMODYNAMIQUES
I– 1 Généralités
I – 2 Relations de type extrathermodynamique
I – 3 Application à la chromatographie
II – PHENOLS
III – LES MODELES
IV – MATERIEL ET METHODE
V – RESULTATS ET DISCUSSION
VI – CONCLUSION
CHAPITRE II APPROCHE QSAR
I-OPTIMISATION DE LA GEOMETRIE MOLECULAIRE ET GENERATION DES DESCRIPTEURS MOLECULAIRES
II- SELECTION D’UN SOUS-ENSEMBLE DE DESCRIPTEURS SIGNIFICATIFS
II-1 Principe
II – 2 Initialisation aléatoire du modèle
II – 3 Etape de croisement
II – 4 Etape de mutation
II – 5 Conditions d’arrêt
III– DEVELOPPEMENT DES MODELES
III– 1 La régression linéaire multiple (MLR)
III – 2 Les réseaux de neurones
III – 2 -1 Le neurone artificiel
III – 2 – 2. Propriétés des réseaux de neurones
III – 2 -.3.Les différents types de réseaux de neurones
III – 2 -.3-1 Les réseaux multicouches ou perceptrons multicouches (PMC)
III – 2 -.4. Apprentissage
III – 2 -.4.- 1 L’apprentissage de Widrow-Hof
III – 2 -.4.- 2 L’apprentissage par rétro propagation du gradient (Levenberg-Marquardt backpropagation)
III – 2 –5 Critères d’arrêt
III – 2 –6 Construction d’un modèle
III – 2 –6- 1 Construction de la base de données
III – 2 –6- 2 Définition de la structure du réseau
III – 2 – 6 – 3 Nombre de couches et de neurones cachés
III – 2 – 6 – 4 Présentation de l’environnement utilisé
IV – PARAMETRES D’EVALUATION DE LA QUALITE DE L’AJUSTEMENT
IV – 1 Robustesse du modèle
IV – 2 Détection des observations aberrantes
IV – 3 Test de randomisation
IV – 4 Validation externe
PARTIE EXPERIMENTALE
FACTEUR DE CAPACITE K’
I-1- Modèle hybride algorithme génétique
/ réseaux de neurones artificiels
I – 1- 1 choix des paramètres statistiques
I – 1- 2 Choix du nombre de couches cachées
I – 1- 3 Choix du nombre de neurones dans la couche cachée
I – 1- 4 Choix de la fonction de transfert
I – 1- 5 Choix des paramètres d’apprentissage
II – 1- 6 Résultats et discussion
I – 1- 6 – 1 Evaluation de la qualité de l’ajustement
I – 1- 6 – 2 Vitrification de la qualité de l’ajustement
I-2 Validation externe
V – CONCLUSION GENERALE
ANNEXE
REFERENCES BIBLIOGRAPHIQUES
