présentée en vue de l'obtention

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Niveau: Supérieur, Doctorat, Bac+8
THESE présentée en vue de l'obtention du grade de DOCTEUR EN SCIENCES DE L'UNIVERSITE DE STRASBOURG Spécialité : Chimie organique par Christelle ZANDANEL Ingénieur E.C.P.M. Préparation de polymères imprimés de sucres par mini- émulsion « one pot» et l'approche semi-covalente en surface Soutenue le 28 avril 2009 devant la commission d'examen : Professeur D. Uguen Rapporteur interne Professeur J.M. Beau Rapporteur externe Docteur V. Pichon Rapporteur externe Docteur Docteur R. Baati C. Mioskowski Membre invité-Encadrant Directeur de thèse (décédé) Docteur A. Wagner Directeur de thèse

  • docteur docteur

  • image géométrique de la reconnaissance moléculaire

  • surface spécifique par bet

  • pichon rapporteur externe

  • polymérisation en suspension

  • impression semi-covalente

  • mutarotation des sucres

  • approche semi-covalente en surface

  • influence de la température

  • influence du solvant dans la polymérisation en masse


Publié le : mercredi 1 avril 2009
Lecture(s) : 125
Source : scd-theses.u-strasbg.fr
Nombre de pages : 349
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THESE

présentée en vue de l’obtention
du grade de

DOCTEUR EN SCIENCES
DE L’UNIVERSITE DE STRASBOURG

Spécialité : Chimie organique
par
Christelle ZANDANEL
Ingénieur E.C.P.M.

Préparation de polymères imprimés de sucres
par mini- émulsion « one pot»
et l’approche semi-covalente en surface

Soutenue le 28 avril 2009 devant la commission d’examen :

Professeur D. Uguen Rapporteur interne
Professeur J.M. Beau Rapporteur externe
Docteur V. Pichon Rapporteur externe
Docteur R. Baati Membre invité-Encadrant
Docteur C. Mioskowski Directeur de thèse (décédé)
Docteur A. Wagner Directeur de thèse

























A mes parents,
mes grandparents
mes amis fidèles……












« ….pour qu’elles se reconnaissent, deux molécules doivent s’ajuster comme une
clé et une serrure. La bonne clé peut rentrer dans la serrure et l’ouvrir : c’est
l’image géométrique de la reconnaissance moléculaire, qui bien sûr s’est
beaucoup compliquée depuis. »

Emil Fischer, 1894












Sommaire








III.1 Polymérisation en masse ................................................................................................ 25
III.2 Polymérisation en suspension ........................................................................................ 26
III.3 Polymérisation par précipitation .................................................................................... 27
III.4 Polymérisation par émulsion et mini-émulsion .............................................................. 28
III.5 Autres méthodes de polymérisation .............................................................................. 31
III.6 Récapitulatif des principales caractéristiques de chaque technique de polymérisation
................................................................................................................................................ 31

IV.1 Influence du solvant dans la polymérisation en masse .................................................. 32
IV.2 Influence de la température ........................................................................................... 32
IV.3 Influence de la nature de l’agent de réticulation ........................................................... 33

V.1 Approche covalente ......................................................................................................... 35
V.1.1 Les liaisons covalentes réversibles ........................................................................................ 35
V.1.1.a Les bases de Schiff ......................................................................................................................... 35
V.1.1.b Les acétals/cétals .......................................................................................................................... 36
V.1.1.c Les esters boroniques .................................................................................................................... 37
V.1.2 Les liaisons covalentes fortes ................................................................................................ 39
V.2 Approche semi-covalente ................................................................................................ 40
V.3 Impression semi-covalente avec un espaceur ................................................................. 42
V.4 Impression non covalente ............................................................................................... 44
V.4.1 Les interactions électrostatiques et liaisons hydrogènes ..................................................... 45
V.4.2 Les liaisons purement hydrophobes ..................................................................................... 47
V.4.3 Les liaisons de coordination avec un métal .......................................................................... 49
V.5 Récapitulatif des caracatéristiques des différents modes d’impression moléculaire ..... 51
V.6 Impression dans la masse du polymère ou en surface ? ................................................. 53

VI.1 Microscopie Electronique à Transmission : MET ............................................................ 56




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VI.2 Taille et polydispersité des particules ............................................................................ 57
VI.3 Spectrométrie Infra-Rouge ............................................................................................. 57
VI.4 Surface spécifique par BET ............................................................................................. 58
VI.5 Analyse XPS ..................................................................................................................... 59

VII.1 Conditions standards d’étude de binding ..................................................................... 61
VII.2 Quantification du binding .............................................................................................. 61
VII.3 Caractérisation du binding ............................................................................................. 62
VII.4 Effet d’empreinte et sélectivité ..................................................................................... 66
VII.5 Traitement chimique des empreintes moléculaires ...................................................... 68
VII.6 Stabilités thermique et mécanique des polymères ...................................................... 68

VIII.1 Chromatographie liquide .............................................................................................. 69
VIII.2 Extraction sur support solide ........................................................................................ 69
VIII.3 Détecteurs..................................................................................................................... 70
VIII.4 Catalyse ......................................................................................................................... 70
VIII.5 Synthèse ........................................................................................................................ 71

IX.1 Impression covalente ...................................................................................................... 73
IX.2 Impression non covalente par liaisons hydrogènes et électrostatiques ........................ 75
IX.3 Impression non covalente par liaisons de coordination ................................................. 82
IX.4 Récepteurs artificiels de sucres non basés sur des polymères imprimés ...................... 85
IX.5 Récepteurs naturels de sucres ........................................................................................ 87
IX.6 Récapitulatif des constantes de dissociation .................................................................. 88



I.1 Première synthèse développée au laboratoire ................................................................ 95
I.2 Etude et optimisation de la réaction de perméthacrylation ............................................ 96
I.2.1 Introduction ............................................................................................................................ 96
I.2.2 Généralités sur les sucres ....................................................................................................... 97
I.2.2.a Mutarotation des sucres ................................................................................................................. 97
I.2.2.b Effets stériques et anomériques ..................................................................................................... 99
I.2.2.c Conséquences de l’effet anomérique ........................................................................................... 100
I.2.2.d Conséquences sur la peracétylation des sucres ........................................................................... 100
I.2.3 Etude de la perméthacrylation de sucres ............................................................................ 101
I.2.3.a Premiers essais avec le glucose .................................................................................................... 102
I.2.3.b Perméthacrylation de sucres ........................................................................................................ 103
I.3 Etude de la réactivité des sucres perméthacrylés ......................................................... 112
I.3.1 Glycosylation directe avec BF .Et O ..................................................................................... 112 3 2


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I.3.2 Glycosylation directe du mannose perméthacrylé α ........................................................... 115
I.3.3 Halogénation en position anomérique ................................................................................. 116
I.3.4 Hydrolyse en position anomérique ...................................................................................... 116
I.3.5 Acétylation de la position anomérique ................................................................................ 118
I.3.6 Introduction du groupement tricholoroacétimidate ........................................................... 120
I.4 Glycosylation de substrats activés par un groupement trichloroacétimidate en position
anomérique .......................................................................................................................... 122
I.5 Déprotection de la fonction benzylique ......................................................................... 125
I.6 Introduction de la fonction O-sulfonate ......................................................................... 127
I.7 Rendements globaux et récapitulatif.............................................................................. 130

II.1 Synthèse de monosaccharides ....................................................................................... 133
II.2 Synthèse de disaccharides ............................................................................................. 135



I.1 Premiers polymères imprimés synthétisés ..................................................................... 148
I.1.1 Paramètres du système de polymérisation .......................................................................... 148
I.1.2 Mode opératoire .................................................................................................................. 148
I.1.3 Clivage du template 5 ........................................................................................................... 153
I.1.4 Préparation des polymères de contrôle ............................................................................... 156
I.1.4.a Influence de la matrice styrène/DVB ............................................................................................ 156
I.1.4.b Influence des acides carboxyliques en surface ............................................................................. 159
I.1.5 Etude du binding.................................................................................................................. 163
I.1.6 Etude de sélectivité de MIPglu1c ........................................................................................ 166
I.1.7 Post fonctionnalisation et inhibition du binding .................................................................. 172
I.1.8 Influence du groupement présent en position anomérique dans la reconnaissance
polymère-substrat ........................................................................................................................ 173
I.1.9 Tentative de quantification du template dans le processus polymérisation/clivage .......... 175
I.1.10 Conclusion 1 : ..................................................................................................................... 182
I.2 Optimisation de la formulation des polymères imprimés avec un dérivé de glucose ... 183
I.2.1 Paramètres étudiés .............................................................................................................. 183
I.2.2 Etude des capacités en fonction du rapport styrène/DVB et capath ................................... 185
I.2.3 Etude de la sélectivité en fonction du rapport styrène/DVB et capath ............................... 196
I.2.4 Caractérisation des polymères imprimés par MET .............................................................. 204
I.2.5 Mesure de la polydispersité et de la taille des particules .................................................... 205
I.2.6 Evolution de la surface spécifique des polymères imprimés ............................................... 207
I.2.7 Conclusion 2 : ....................................................................................................................... 209

II.1 Polymère imprimé avec un dérivé de mannose ............................................................ 211
II.2 Polymère imprimé avec un dérivé de xylose ................................................................. 218


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Conclusion 3 ......................................................................................................................... 221


I.1 Etude du lot MIPmalt1c .................................................................................................. 231
I.2 Etude des lots MIPmalt1c2 et MIPmalt1c2’ ................................................................... 243
I.3 Optimisation du process de polymérisation/clivage ...................................................... 243
I.4 Caractérisation du polymère MIPmalt7c3 ...................................................................... 250
I.4.1 MET, polydispersité et BET ................................................................................................... 250
I.4.2 Etude du binding, de la cinétique et calcul de la constante de dissociation ....................... 251
I.4.2.a Etudes de binding ......................................................................................................................... 251
I.4.2.b Détermination de la constante de dissociation ............................................................................ 253
I.4.2.c Etudes de l’influence des chaines lipidique en position anomérique de l’analyte et du solvant
d’incubation ............................................................................................................................................. 256
I.4.2.d Etude de la sélectivité ................................................................................................................... 262
I.5 Conclusion 1: ................................................................................................................... 265

II.1 Caractérisation des polymères ...................................................................................... 268
II.2 Etudes de binding .......................................................................................................... 270
II.3 Etudes du batch MIPcello2c1 : ....................................................................................... 272
II.3.1 Détermination du facteur d’impression : ............................................................................ 272
II.3.2 Détermination de la constante de dissociation dans le chloroforme : ............................... 273
II.3.3 Influence du solvant d’incubation : ..................................................................................... 274
II.3.4 Etude de la sélectivité :........................................................................................................ 277
II.3.5 Conclusion 2: ....................................................................................................................... 279
II.4 Etudes de la capacité maximale en fonction du taux de réticulation: .......................... 280
II.5 Etude de la sélectivité en fonction du taux de réticulation et du solvant d’incubation :
.............................................................................................................................................. 281
II.6 Conclusion 3 : ................................................................................................................. 284

Partie expérimentale

General procedure for Method 1:
General procedure for Method 2:
General procedure for Method 3:




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