Développement de nouvelles structures dérivées du BODIPY pour des applications en catalyse et en photothérapie dynamique antibactérienne

Development of new structures derived from BODIPY for applications in catalysis and antibacterial photodynamic therapy

• Auteur / Autrice : Corinne Coutant
• Direction : Vincent Coeffard, Pierrick Nun
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Chimie Moléculaire et Macromoléculaire
• Date : Soutenance le 25/10/2024
• Etablissement(s) : Nantes Université
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Matière, Molécules Matériaux et Géosciences (Le Mans)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Chimie Et Interdisciplinarité : Synthèse, Analyse, Modélisation (Nantes)
• Jury : Président / Présidente : Céline Frochot
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Carlotta Figliola
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Céline Frochot, Armelle Ouali

Mots clés

Mots clés contrôlés

Photosensibilisants

Oxygène actif

Mots clés libres

BODIPY

Photocatalyse asymétrique

Photothérapie dynamique antibactérienne

BODIPY

Asymmetric photocatalysis

Antibacterial photodynamic therapy

Résumé

L’oxygène singulet (¹O₂), état excité du dioxygène, trouve des applications dans divers domaines tels que la synthèse organique, la science des matériaux ou encore dans le milieu médical. Dans ces travaux de doctorat, deux applications majeures de l’1O2 ont été mises en avant : l’organophotocatalyse asymétrique et la photothérapie dynamique antibactérienne (PTDa). Dans ce but, de nouveaux photosensibilisateurs issus du chromophore BODIPY ont été développés. Ce choix reposait avant tout sur les propriétés photophysiques intéressantes du BODIPY et plus particulièrement sa modularité. Ainsi, le premier chapitre de ce manuscrit est consacré à la synthèse de nouveaux photosensibilisateurs bifonctionnels BODIPYs fonctionnalisés sur l’atome de bore et présentant un motif chiral dérivé de la quinine. Ces structures ont été engagées dans différentes réactions d’organophotocatalyse asymétrique afin d’en tester l’efficacité. Le second chapitre vise le développement de BODIPYs fonctionnalisés sur l’atome de bore afin d’accéder à des structures de type rotaxane. Dans le troisième chapitre, en repartant des résultats précédemment obtenus, de nouveaux rotaxanes dérivés de BODIPYs ont été synthétisés. Leurs propriétés photophysiques et antibactériennes ont également pu être quantifiées dans un second temps. Enfin, dans un quatrième et dernier chapitre, la synthèse de rotaxanes à base de BODIPY présentant des propriétés de fluorescence ou de production en ¹O₂ modulables selon l’acidité du milieu a été mise au point.

Singlet oxygen (¹O₂), an excited state of dioxygen, has applications in various fields such as organic synthesis, materials science, and medicine. In this PhD work, two major applications of ¹O₂ are highlighted: asymmetric organophotocatalysis and antibacterial photodynamic therapy (aPDT). New photosensitizers based on the BODIPY chromophore are developed for those purposes. BODIPY is chosen mainly for its interesting photophysical properties, especially its modularity. The first chapter of this manuscript shows the synthesis of new bifunctional BODIPYs photosensitizers with a functionalized boron and featuring a chiral unit derived from quinine. The efficacy of these structures is tested in various asymmetric organophotocatalysis reactions. The second chapter focuses on developing new boron-functionalized BODIPYs to obtain rotaxane-type structures. In the third chapter, building on the previous results, we synthesize new BODIPY-derived rotaxanes and quantify their photophysical and antibacterial properties. Finally, in the fourth and last chapter, we develop new syntheses of BODIPY-based rotaxanes, with fluorescence or ¹O₂ production properties that can be modulated according to the medium's acidity.