Soutenance mémoire
L’histoire de la chimie de coordination remonte dans les années 1885-1910 avec les travaux remarquables d’Alfred Werner [1]. Elle étudie les espèces moléculaires appelées complexes résultant de la fixation de ligands sur des cations métalliques. Ces ligands sont à priori des molécules organiques possédant des atomes donneurs d’électrons au sens de Lewis. Ils sont mono ou polydentates s’ils disposent d’un ou de plusieurs sites de coordination pouvant se lier à un ou plusieurs cations métalliques ; on dit également qu’ils sont mono ou polynucléants [1]. Les métaux de transition sont présents dans de nombreuses enzymes. Shulman et Dwyer [2] ont révélé l’existence de la chélation métallique dans de nombreux processus biologiques. Il ressort de leurs travaux que beaucoup de substances naturelles se présentent sous forme de complexes métalliques. La tyrosinase [3]; l’hémocyanine [4]; la laccase [5]; le cérélaplasmine [6] et l’oxyde d’ascorbat [7] sont des complexes dinucléaires de cuivre. L’étude des propriétés magnétiques de ces métalloenzymes révèle une interaction antiferromagnétique relativement forte [8]. L’hémoglobine est un complexe de fer alors que la vitamine B12 est un complexe de cobalt essentiel pour tous les organismes vivants supérieurs [9, 10]. Les enzymes qui se présentent sous forme de complexes métalliques, jouent un rôle fondamental dans le domaine de la catalyse et du stockage de l’information [11, 12]. L’étude du comportement des métaux de transition (3d) avec les ligands biologiquement actifs fait actuellement partie de la préoccupation des chimistes. En 1987, Karlin et al [13, 14] ont montré que les complexes symétriques homobinucléaires de cuivre peuvent se lier de façon réversible avec le dioxygène à basse température. Mandal et al [15] ont remarqué deux réductions et deux oxydations monoélectroniques ainsi que des états d’oxydation mixtes, ce qui était inhabituel pour ces complexes dinucléaires de cuivre. McKenzie et Robson [16] ont utilisé un complexe homodinucléaire de palladium pour catalyser l’hydratation de l’acétonitrile.
Les complexes qui renferment deux ou plusieurs centres métalliques très proches sont très importants du point de vue propriétés magnétiques [17, 18]. J.Powell et al [19], Fenton et al [20], Bailey et al [21] ainsi que Schefantz et al [22] ont étudié les complexes sous l’angle de la coordination sélective des différents atomes électro-donneurs.
Parmi les bases de Schiff, un intérêt tout particulier a été accordé aux molécules dérivées de la condensation des amines primaires avec les aldéhydes qui contiennent les noyaux pyridines, phénoliques, imidazoles [23-28]. Ces composés sont utilisés dans la préparation des complexes adoptant des structures très diversifiées avec des applications dans plusieurs secteurs de la chimie appliquée .
Etude bibliographique
Depuis leur découverte par Hugo Schiff [1], les bases de Schiff polydentates sont très répandues en chimie en raison de leur préparation facile en un temps très court, leur obtention avec de bon rendement et leur polyvalence remarquable [2]. Elles sont largement utilisées en chimie de coordination en particulier pour préparer les complexes de métaux de transition [3]. Elles s’obtiennent la plus part du temps en une seule étape par une réaction de condensation entre une amine primaire et un aldéhyde ou cétone dans des conditions spécifiques .
Au cours des dernières décennies, les bases de Schiff ont suscité beaucoup d’intérêt en raison de leurs panoplies de propriétés remarquables telles que les activités antifongiques, antibactériennes, anti inflammatoires [4], antituberculeuses [5], anticancéreuses [6], anti-tumeurs [7], antioxydantes, anticonvulsives [8] et antivirales [3, 4]. Elles présentent également des activités catalytiques [5, 6], des propriétés électroluminescences et de fluorescences [5, 7]. Elles sont aussi utilisées dans l’industrie comme inhibiteur de corrosion [9]. Leurs effets chélates renforcent la stabilité des complexes et favorisent leurs popularités en chimie de coordination[10–13].
Les bases de Schiff contenant le motif imidazole ou pyridine sont très courues en chimie [14]. L’imidazole et ses dérivés représentent une source efficace et prolixe pour la synthèse d’un grand nombre d’agents actifs dans divers domaines médicinales comme anticancéreux, antiinflammatoires, bactéricides, fongicides, anti-hypertensifs, antituberculeux, agents antiparasitaires. Ils sont utilisés aussi dans l’agrochimie, dans l’industrie comme catalyseur, retardateur de flammes, inhibiteur de corrosion des aciers [15].
Rappels centrés sur les bases de Schiff
Les bases de Schiff tridentates
Ces bases de Schiff possédant trois sites donneurs généralement de types NNN, SNN, ONO, NNO, contiennent souvent des noyaux aromatiques. Profitant de l’effet chélate [16], elles réagissent avec les ions métalliques en donnant des complexes très stables avec des structures très diverses [1, 16–20]. Elles sont très répandues en chimie de coordination en raison de leurs accessibilités avec de bon rendement, leurs versatilités mais aussi leurs applications dans les domaines de la biologie [21], la pharmacie [22] et dans le secteur de l’industrie [23].
Bases de Schiff tridentates NNN-donneur
Les ligands tridentates N3-donneur sont couramment utilisés en chimie de coordination en raison de la facilité des atomes d’azote de la fonction azométhine, de la pyridine et de l’imidazole à se lier aux ions métalliques pour donner des complexes avec des topologies différentes. Plusieurs travaux allant dans ce sens ont été réalisés dans notre laboratoire (LCCO) par nos prédécesseurs. En 2002, Tamboura et al.[24] ont publié un complexe mononucléaire de cuivre (II) de formule [CuCl2(L)]. (H2O) où L est un ligand N3-donneur. La structure qui est déterminée par diffraction aux rayons X affiche un ion cuivre (II) pentacoordiné par le ligand tridenté et deux ions chlorures induisant une géométrie pyramidale à base carrée déformée. Une molécule d’eau de cristallisation ainsi que l’effet Jan-Teller [des distances Cu-N et Cu-Cl dans le plan de la base sont respectivement de l’ordre 2,053 (2) ; 2,0023 (2) ; 2,035 (2) et 2,302 (1) A˚ alors celle de Cu-Cl en position apicale vaut 2,538 (1) A˚] sont mise en exergue .
Tinguiano et al. [17] ont isolé en 2012, un complexe mononucléaire de manganèse (II) de formule [MnCl2(L1)]. (H2O) où L1 est un ligand N3-donneur qui se lie à l’ion central par l’intermédiaire des deux atomes d’azote de la pyridine et un atome d’azote de la fonction imine. La pentacoordination de l’ion Mn (II) est complétée par deux ions chlorures. On note aussi une molécule d’eau de cristallisation et la géométrie pyramidale à base carrée déformée est déduite à partir du paramètre d’Addison .
En 2017, Gueye et al.[25] ont rapporté un complexe mononucléaire de formule: [Tb(OAc)2(HL)(H2O)2] . (NO3)·(H2O) assemblé à partir d’un ligand tridenté N3-donneur. L’ion Tb3+ est piégé par trois atomes d’azote provenant du ligand, quatre atomes d’oxygène des deux groupes acétates bidentates chélatants et deux atomes d’oxygène de deux molécules d’eau coordinées.
Les tests d’activités antibactériennes réalisés sur trois bactéries de référence : pseudomonas aeruginosa (ATCC 27853), Staphylococcus aureus (ATCC 38213), Escherichia coli (ATCC 25923) affichent des valeurs de concentration minimale inhibitrice (CMI) : 0, 375 ; > 0,75 et 0,187 respectivement. Ces valeurs montrent que ce complexe est actif contre toutes ces souches de référence mais plus actif contre Escherichia coli (ATCC 25923). Il ressort de ces constats que ce complexe possède des propriétés antibactériennes.
Dans la même optique en 2018, Sarr et al.[26] ont également publié un complexe mononucléaire de manganèse (II) de coordinance sept. Ce composé formulé [MnCl(NO3)(L)(H2O] est associé à un ligand tridenté N3-donneur. L’ion Mn2+ est heptacoordiné par trois atomes d’azote provenant tous du ligand, une molécule d’eau, un ion chlorure et deux atomes d’oxygène d’un nitrate bidenté chélatant. L’environnement autour de l’ion central est une bipyramide pentagonale avec un chromophore MnN3O3Cl. Le plan de base est occupé par deux atomes d’azote des noyaux pyridines, un atome d’azote de la fonction imine et deux atomes d’oxygène provenant du nitrate bidenté chélatant .
Récemment, Diop et al.[20] ont publié une série de complexes mononucléaires à partir de deux ligands tridentates N3-donneur dérivés du 2-hydrazinopyridine. Ces composés sont formulés comme suit : [Mn(HL1 )(Cl2)(H2O)] (1), [Zn(HL1 )(CH3COO)2]. (H2O)3 (2), [Mn(HL2)2] . (ClO4)2 (3),[Cu(HL2)(NO3)2(H2O)] (4). Dans la structure des complexes (1), (3) et (4) les ions centraux sont hexacoordinés et les ligands se lient par les trois atomes d’azote. La sphère de coordination de l’ion Mn2+ (1) est complétée par deux ions chlorures et une molécule d’eau alors que celle de Cu2+ (4) est comblée par deux nitrates monodentates et une molécule d’eau. L’unité asymétrique du complexe de manganèse (3), est constituée d’un ion Mn2+, deux molécules de ligand et deux acétates non coordinés. Ces trois composés adoptent chacun une géométrie octaédrique confirmée par les données cristallographiques. Le complexe (2) est constitué par un ion Zn2+, un ligand N3-donneur, deux ions acétates monodentates et trois molécules d’eau de cristallisation . Ce complexe adopte une géométrie bipyramidale trigonale.
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Table des matières
Introduction générale
Références bibliographies
Chapitre 1: étude bibliographique
Rappels centrés sur les bases de Schiff
1.1. Les bases de Schiff tridentates
1.1.1. Bases de Schiff tridentates NNN-donneur
1.1.2. Bases de Schiff tridentates SNN-donneur
1.1.3. Bases de Schiff tridentates NOO-donneur
1.1.4. Bases de Schiff tridentates ONN-donneur
1.2. Les bases de Schiff tétradentates
1.2.1. Bases de Schiff tétradentates N4-donneur
1.1.2. Bases de Schiff tétradentates N3O-donneur
1.2.3. Bases de Schiff tétradentates N2O2-donneur
1.3. Bases de Schiff bicompatimentales dérivées de l’o-vanilline
Références bibliographies
Chapitre 2: la synthèse, la caractérisation, l’étude structurale et électrochimique de nouveaux complexes de métaux de transition associés au ligand tridentate N3-donneur (HL1)
I. Introduction
II. Partie expérimentale
II.1. Synthèse de N, N-dimethyl-N’-((5-méthyl-1-H-imidazol-4-yl) methylène) éthane1,2-diamine (HL1)
II.2. Synthèse des complexes dérivant du ligand HL1
III. Résultats et discussions
III.1. Etude du ligand HL1
III.1.1. Etude par spectroscopie infrarouge du ligand HL1
III.1.2. Etude du spectre RMN du ligand HL
III.1.3.Etude du spectre RMN 13 C du ligand HL1
III.1.4. Etude du spectre J- modulé
III.2. Etude des complexes dérivant ligand HL1
III.2.1. Etude par spectroscopie infrarouge (IR) des complexes avec HL1
III.2.2. Etude par la conductivité molaire des complexes avec HL1
III.2.3. Etude par spectroscopie UV-visible et magnétique des complexes avec HL1
III.2.4. Etude cristallographique du complexe de [CuCl2(HL1)]·(H2O)
III.2.5. Etude cristallographique du complexe de [Cu(HL1)(NCS)2]
III.2.6. Etude cristallographique du complexe [Co3(HL1)4(NCS)6].(EtOH). (H2O)
III.2.7. Etude électrochimique des complexes [CuCl2(HL1)].(H2O) et [Cu(HL1)(NCS)2]
III.2.8. Proposition de structure des composés sous forme de poudre
IV. Conclusion
Références bibliographies
Chapitre 3: la conception, la synthèse, la caractérisation et l’étude structurale de nouveaux complexes 3d assemblés à partir d’une base de Schiff tridentate N2S-donneur dérivée d’un thiosemicarbazide
I. Introduction
II. Partie expérimentale
II.1.Synthèse de (E)- 4- phenyl-1-(1-(pyridin-2-yl) éthylène) thiosemicarbazide (H2L2)
II.2. Synthèse des complexes associés au ligand H2L2
III. Résultats et discussions
III.1. Etude du ligand H2L2
III.1.1.Etude par spectroscopie infrarouge du ligand H2L2
III.1.2. Etude du spectre RMN de 1H du ligand H2L2
III.1.3. Etude du spectre RMN de 13C du ligand H2L2
III.1.4. Etude cristallographique du ligand H2L2
III.2. Etude des complexes impliquant le ligand (H2L2)
III.2.1. Etude par spectroscopie IR
III.2.2. Etude conductimétrique
III.2.3. Etudes par UV-visible et magnétique
III.2.4. Etude cristallographique du complexe [Zn(H2L2)(SCN)2]
III.2.5. Etude cristallographique du complexe [Fe(HL2)2]·(SCN)·(H2O)
III.2.6. Proposition de structure des composés sous forme de poudre
IV. Conclusion
Références bibliographies
Conclusion générale
