De la chimie prébiotique à l'élaboration de nanomatériaux : synthèse et caractérisation de poly-lysines dendrimère greffés

par Eddy Souaid

Thèse de doctorat en Chimie organique, minérale, industrielle

Sous la direction de Hélène Collet et de Hervé Cottet.

Soutenue en 2005

à Montpellier 2 .

mots clés

• Chimie prébiotique
• Solvant aqueux
• N-carboxyanhydrides
• Polymérisation
• Polylysine
• Hydrophobie
• Dendrimères greffés
• Electrophorèse capillaire
• Chromatographie d'exclusion stérique
• Maldi-tof
• Diffusion de Taylor
• Nanoparticules
• Chimie organique
• Polymérisation
• Polylysine
• Dendrimères

Résumé

En copolymérisant des α-aminoacides-N-carboxyanhydrides dans l'eau à pH 6,5, nous avons observé la formation de copolypeptides hydrosolubles prouvant la validité du modèle prébiotique de la pompe primaire sur lequel cette étude était réalisée. Au cours de ce travail, nous avons également observée la formation compétitive de peptides hydrophobes de faible polydispersité aisément séparables du milieu réactionnel. Dans la deuxième partie de cette thèse, nous avons utilisé cette observation pour obtenir aisément des matériaux macromoléculaires originaux à la structure autocontrôlée (les polylysines dendrimère greffés, PKDG). L'autocontrôle de la structure de ces dendrimères greffés et la reproductibilité des produits obtenus sont assurés par l'hydrophobie et la précipitation des composés intermédiaires formés à chaque génération. Ces PKDG ont été caractérisés par différentes techniques telles que la spectrométire de masse MALDI-TOF, l’électrophorèse capillaire, la chromatographie d’exclusion stérique double et triple détection, la RMN, la diffusion de Taylor. Les PKDG sont des matériaux très ramifiés dont le comportement physico-chimique est très proche des dendrimères de fonctionnalité 3 (croissance exponentielle de la masse molaire et variation linéaire du rayon hydrodynamique en fonction de la génération, maximum de la viscosité intrinsèque à la génération 4)

Titre traduit

From prebiotic chemistry to nanomaterials : Synthesis and Characterization of Dendrigraft Poly-lysines

Résumé

When copolymerizing -aminoacids-NCA in water at pH 6. 5, the formation of hydrosoluble copolypeptides was observed. That proves that the concept described by the primary pump for peptide synthesis is valid. During the copolymerization, the competitive formation of hydrophobic peptides with narrow molar mass distribution was observed. These peptides can be easily separated from the reaction medium. In the second part of this work, we used this observation for synthesizing original nanomaterials with auto-controlled structures (namely the dendrigraft polylysines, DGPK). The auto-control of the structure and the reproducibility in the synthesis were ensured the hydrophobicity and the precipitation of the intermediate compounds obtained at each generation. The DGPK were characterized by different techniques such as MALDI-TOF mass spectrometry, capillary electrophoresis, size exclusion chromatography coupled to a double or a triple detection, NMR, and Taylor diffusion analysis. DGPK are highly branched materials with physico-chemical behaviour close to dendrimers of functionality 3 (exponential growth of the molar mass and linear variation of the hydrodynamic radius with the generation, maximum of intrinsic viscosity for the fourth generation)