Synthèse et propriétés de multiporphyrines arborescentes : Elaboration de modèles des antennes collectrices d'énergie lumineuse du système photosynthétique

par Chloé Sooambar

Thèse de doctorat en Sciences

Sous la direction de Maurice Gross et de Nathalie Solladié.

Soutenue en 2003

à Strasbourg 1 .


  • Résumé

    L'étude des plantes et des organismes photosynthétiques a montré que les antennes collectrices d'énergie lumineuse sont constituées d'un très grand nombre de pigments chlorophylliens et caroténoi͏̈des qui absorbent l'énergie solaire avant que celle-ci ne soit canalisée très rapidement et avec un minimum de perte d'énergie, sous forme d'un état excité, jusqu'au centre réactionnel. C'est l'effet d'antenne. Il est possible de modéliser ces systèmes naturels et l'effet d'antenne qui s'y produit, en synthétisant des architectures moléculaires où on multiplie le nombre de chromophores récepteurs de photons autour d'un centre accepteur d'énergie. C'est dans cette optique que nous avons réalisé la synthèse de deux multiporphyrines arborescentes constituant une nouvelle famille de dendrimères. La première multiporphyrine synthétisée est une pentaporphyrine en étoile constituée de quatre porphyrines de Zn (II) périphériques, jouant le rôle de récepteurs de photons et entourant une porphyrine base-libre centrale, qui joue le rôle d'accepteur d'énergie. Les porphyrines de Zn (II) sont reliées à la porphyrine base-libre par quatre espaceurs nucléosidiques chiraux et flexibles dérivés de l'uridine. La deuxième multiporphyrine synthétisée est une nonaporphyrine, considérée comme étant l'analogue supérieur de la pentaporphyrine. En effet, dans la nonaporphyrine huit porphyrines de Zn (II) viennent remplacer les quatre porphyrines de Zn (II) existant dans la pentaporphyrine. L'étude des propriétés photo-physiques de ces deux composés a permis de mettre en évidence l'existence de plusieurs conformations, certaines étant le siège d'un transfert d'énergie avec effet d'antenne des porphyrines de Zn (II) périphériques vers la porphyrine base-libre centrale. Dans la conformation majoritaire, les porphyrines périphériques de Zn (II) se replient sur la porphyrine base-libre du centre. Des études électrochimiques ont montré pour ces deux composés qu'en raison de la constriction de la molécule autour de son centre, la porphyrine base-libre de coeur se trouve encapsulée entre les porphyrines de Zn (II), et se comporte comme une molécule électro-inactive. Une dualité inattendue des propriétés physico-chimiques de ces deux multiporphyrines arborescentes a ainsi été démontrée.

  • Titre traduit

    Synthesis and properties of arborescent multiporphyrins:Elaboration of models of the light harvesting antenna of the photosynthetic system


  • Résumé

    The study of plants and photosynthetic organisms has shown that the light harvesting antenna are constituted of a great number of pigments such as chlorophylls and carotenoids which collect the solar energy before canalizing it, as an excited state, in a very short time and with a minimum loss of energy, to the reaction center. It is the antenna effect. It is possible to model these natural systems and the antenna effect, by synthesizing molecular architectures bearing a high number of peripheral chromophores acting as photon acceptors for a single central energy acceptor. For this reason we realized the synthesis of two arborescent multiporphyrins, member of a new family of dendrimers. The first multiporphyrin synthesized is a star-like pentaporphyrin constituted of a free base core porphyrin, considered as an energy acceptor, surrounded by four peripheral Zn (II) porphyrins, used as photons acceptors. The Zn (II) porphyrins are linked to the free-base core porphyrin by four chiral and flexible nucleosides derived from uridine. The second multiporphyrin synthesized is a nonaporphyrin, considered as a higher analog of the pentaporphyrin, since the eight Zn (II) porphyrins replace here the four Zn (II) porphyrins existing in the pentaporphyrin. The study of the photo-physical properties of both compounds highlighted different identified conformations, some of them showing an energy transfer with an antenna effect from the Zn (II) porphyrins to the free base-core. In the major conformation, two peripheral Zn (II) porphyrins bend over the free base core porphyrin. Electrochemical studies have shown for both multiporphyrins that the constriction of the molecule arround its core free base porphyrin resulted in an encapsulation of the central chromophore, preventing any electron exchange between the electrode and the free base porphyrin which behaves as an electro-inactive component. An unexpected duality of the physico-chemical properties of these arborescent multiporphyrins has thus been demonstrated.

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Informations

  • Détails : 178 p.
  • Notes : Publication autorisée par le jury
  • Annexes : Bibliogr. p. 174-178

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  • Bibliothèque : Université de Strasbourg. Service des bibliothèques. Bibliothèque L'Alinéa.
  • Disponible pour le PEB
  • Cote : Th.Strbg.Sc.2003;4357
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