Analyse structurale automatique des petites molécules organiques

par Bertrand Plainchont

Thèse de doctorat en Sciences - STS

Sous la direction de Jean-Marc Nuzillard.

Soutenue le 18-12-2012

à Reims , dans le cadre de Ecole doctorale Sciences, technologies, santé (Reims, Marne) , en partenariat avec (ICMR) Institut de Chimie Moléculaire de Reims (laboratoire) .

Le président du jury était Eric Hénon.

Le jury était composé de Jean-Marc Nuzillard.

Les rapporteurs étaient Marc-André Delsuc, Dragos Horvath.


  • Résumé

    Ce mémoire traite du développement d'outils informatiques d'aide à l'analyse structurale des petites molécules organiques par Résonance Magnétique Nucléaire (RMN). Il comprend deux volets axés sur l'automatisation de tâches auxquelles les chimistes des laboratoires de synthèse organique ou d'isolement de substances naturelles sont confrontés au quotidien, à savoir l'élucidation et la vérification de structure. Le premier volet concerne des améliorations apportées au logiciel de génération de structure LSD (Logic for Structure Determination). Ce logiciel est basé sur l'interprétation des corrélations des spectres de RMN 2D pour la détermination de structures complètement ou partiellement inconnues. Les progrès récents ont pour but d'augmenter la diversité des molécules analysables et d'améliorer le traitement des corrélations ainsi que la présentation des résultats. L'intégration de LSD avec la base de données SISTEMAT permet de bénéficier de la source d'information supplémentaire que constitue la valeur des déplacements chimiques. Cet avantage se traduit par un filtrage des solutions en fonction d'éléments de sous-structure sélectionnés dans une collection de squelettes de produits naturels. Le second volet présente le développement du logiciel CASA (Computer-Aided Spectral Assignment) dont le rôle est de réaliser une vérification automatique de structure par l'attribution des résonances. Il s'appuie sur des contraintes issues des spectres de RMN 2D et sur un module de prédiction des déplacements chimiques 13C.

  • Titre traduit

    Automatic structural analysis of small organic molecules


  • Résumé

    This thesis deals with the development of computational tools for structural analysis of small organic molecules by Nuclear Magnetic Resonance (NMR). It consists of two parts that focus on the automation of tasks that chemists working in the fields of organic synthesis or natural substance isolation daily face, namely structure elucidation and verification. The first part reports improvements of the structure generation software LSD (Logic for Structure Determination). This software is designed for the determination of completely or partially unknown structures from the interpretation of 2D NMR correlation spectra. The present work aims to increase the diversity of the molecules that can be analyzed and to improve the processing of correlation data as well as the presentation of results. The integration of LSD with the SISTEMAT database introduces chemical shifts values as an additional information source. It allows the chemist to sort the possible solutions of a problem according to the presence of known natural product skeletons. The second part presents the development of the CASA (Computer-Aided Spectral Assignment) software as a tool for automatic structure assignment. It jointly makes use of constraints from 2D NMR spectra and from the matching between experimental and predicted 13C chemical shifts.


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